విషయానికి వస్తేయాంటెనాలుఅయితే, ప్రజలు ఎక్కువగా ఆందోళన చెందుతున్న ప్రశ్న ఏమిటంటే, "వికిరణం వాస్తవానికి ఎలా ఏర్పడుతుంది?" సిగ్నల్ మూలం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం ప్రసార లైన్ గుండా మరియు యాంటెన్నా లోపల ఎలా ప్రసరిస్తుంది, మరియు చివరకు యాంటెన్నా నుండి "విడిపోయి" స్వేచ్ఛా అంతరిక్ష తరంగాన్ని ఎలా ఏర్పరుస్తుంది.
1. సింగిల్ వైర్ రేడియేషన్
పటం 1లో చూపిన విధంగా, qv (కూలంబ్/మీ3)గా వ్యక్తమయ్యే ఆవేశ సాంద్రత, a అడ్డుకోత వైశాల్యం మరియు V ఘనపరిమాణం కలిగిన ఒక వృత్తాకార తీగలో ఏకరీతిగా పంపిణీ చేయబడిందని మనం భావిద్దాం.
చిత్రం 1
V ఘనపరిమాణంలోని మొత్తం ఆవేశం Q, z దిశలో Vz (m/s) ఏకరీతి వేగంతో కదులుతుంది. తీగ యొక్క అడ్డుకోతపై విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత Jz ఈ విధంగా ఉంటుందని నిరూపించవచ్చు:
Jz = qv vz （1）
తీగను ఆదర్శ వాహకంతో తయారు చేస్తే, తీగ ఉపరితలంపై విద్యుత్ సాంద్రత Js:
Js = qs vz （2）
ఇక్కడ qs అనేది ఉపరితల ఆవేశ సాంద్రత. తీగ చాలా సన్నగా ఉంటే (ఆదర్శంగా, వ్యాసార్థం 0), తీగలోని ప్రవాహాన్ని ఈ విధంగా వ్యక్తీకరించవచ్చు:
Iz = ql vz (3)
ఇక్కడ ql (కూలంబ్/మీటర్) అనేది ప్రమాణ పొడవుకు గల ఆవేశం.
మనం ప్రధానంగా సన్నని తీగల గురించి ఆందోళన చెందుతున్నాము మరియు ముగింపులు పై మూడు సందర్భాలకు వర్తిస్తాయి. కరెంట్ కాలంతో మారుతూ ఉంటే, కాలం పరంగా ఫార్ములా (3) యొక్క అవకలనం ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది:
(4)
az అనేది ఛార్జ్ త్వరణం. తీగ పొడవు l అయితే, (4) ను ఈ క్రింది విధంగా వ్రాయవచ్చు:
(5)
సమీకరణం (5) అనేది విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు ఆవేశం మధ్య ఉన్న ప్రాథమిక సంబంధం, అలాగే విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క ప్రాథమిక సంబంధం కూడా. సులభంగా చెప్పాలంటే, వికిరణాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి, కాలంతో మారుతున్న విద్యుత్ ప్రవాహం లేదా ఆవేశం యొక్క త్వరణం (లేదా మందగమనం) ఉండాలి. మనం సాధారణంగా కాల-హార్మోనిక్ అనువర్తనాలలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రస్తావిస్తాము, మరియు తాత్కాలిక అనువర్తనాలలో ఆవేశం గురించి ఎక్కువగా ప్రస్తావిస్తాము. ఆవేశం యొక్క త్వరణం (లేదా మందగమనం) ఉత్పత్తి చేయడానికి, తీగను వంచాలి, మడవాలి మరియు అది విచ్ఛిన్నంగా ఉండాలి. ఆవేశం కాల-హార్మోనిక్ చలనంలో డోలనం చేసినప్పుడు, అది ఆవర్తన ఆవేశ త్వరణం (లేదా మందగమనం) లేదా కాలంతో మారుతున్న విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అందువల్ల:
1) ఆవేశం కదలకపోతే, విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండదు మరియు వికిరణం కూడా ఉండదు.
2) ఆవేశం స్థిర వేగంతో కదిలితే:
a. తీగ నిటారుగా మరియు అనంతమైన పొడవు కలిగి ఉంటే, వికిరణం ఉండదు.
బి. పటం 2లో చూపిన విధంగా తీగ వంగి ఉన్నా, మడిచి ఉన్నా, లేదా అవిచ్ఛిన్నంగా ఉన్నా, వికిరణం ఉంటుంది.
3) కాలక్రమేణా ఆవేశం డోలనం చెందితే, తీగ నిటారుగా ఉన్నప్పటికీ ఆవేశం వికిరణం చెందుతుంది.
చిత్రం 2
పటం 2(డి)లో చూపిన విధంగా, ఒక తెరిచిన తీగకు అనుసంధానించబడిన ఒక పల్స్డ్ సోర్స్ను పరిశీలించడం ద్వారా రేడియేషన్ మెకానిజం గురించి గుణాత్మక అవగాహనను పొందవచ్చు. ఈ తీగ యొక్క తెరిచిన చివరను ఒక లోడ్ ద్వారా గ్రౌండ్ చేయవచ్చు. తీగకు మొదట శక్తినిచ్చినప్పుడు, సోర్స్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖల వల్ల తీగలోని ఆవేశాలు (స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు) చలనంలోకి వస్తాయి. తీగ యొక్క సోర్స్ చివర ఆవేశాలు త్వరణం చెంది, దాని చివర వద్ద పరావర్తనం చెందినప్పుడు మందగమనం (అసలు చలనానికి సాపేక్షంగా రుణాత్మక త్వరణం) చెందడం వల్ల, దాని చివర్లలో మరియు తీగ యొక్క మిగిలిన భాగం పొడవునా ఒక రేడియేషన్ క్షేత్రం ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఆవేశాలను చలనంలోకి తెచ్చి, దానికి సంబంధించిన రేడియేషన్ క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేసే ఒక బాహ్య బల వనరు ద్వారా ఆవేశాల త్వరణం సాధించబడుతుంది. తీగ చివర్లలో ఆవేశాల మందగమనం, ప్రేరిత క్షేత్రంతో సంబంధం ఉన్న అంతర్గత బలాల ద్వారా సాధించబడుతుంది. ఈ ప్రేరిత క్షేత్రం, తీగ చివర్లలో కేంద్రీకృతమైన ఆవేశాలు పేరుకుపోవడం వల్ల ఏర్పడుతుంది. తీగ చివర్లలో ఆవేశం యొక్క వేగం సున్నాకి తగ్గినప్పుడు, ఈ అంతర్గత బలాలు ఆవేశం పేరుకుపోవడం నుండి శక్తిని పొందుతాయి. అందువల్ల, విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రేరణ వలన ఆవేశాల త్వరణం మరియు తీగ అవరోధం యొక్క అసమగ్రత లేదా సున్నితమైన వక్రరేఖ వలన ఆవేశాల మందగమనం అనేవి విద్యుదయస్కాంత వికిరణం ఉత్పత్తికి గల యంత్రాంగాలు. మాక్స్వెల్ సమీకరణాలలో కరెంట్ సాంద్రత (Jc) మరియు ఆవేశ సాంద్రత (qv) రెండూ మూల పదాలు అయినప్పటికీ, ముఖ్యంగా తాత్కాలిక క్షేత్రాల విషయంలో ఆవేశం మరింత ప్రాథమిక పరిమాణంగా పరిగణించబడుతుంది. వికిరణం యొక్క ఈ వివరణ ప్రధానంగా తాత్కాలిక స్థితుల కోసం ఉపయోగించబడినప్పటికీ, దీనిని స్థిర-స్థితి వికిరణాన్ని వివరించడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
అనేక అద్భుతమైన వాటిని సిఫార్సు చేస్తున్నానుయాంటెన్నా ఉత్పత్తులుతయారు చేసినవారుఆర్ఎఫ్ఎంఐఎస్ఓ:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4 (0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. రెండు-వైర్ రేడియేషన్
పటం 3(a)లో చూపిన విధంగా, ఒక యాంటెన్నాకు అనుసంధానించబడిన రెండు-వాహకాల ప్రసార రేఖకు ఒక వోల్టేజ్ మూలాన్ని కలపండి. రెండు-తీగల రేఖకు వోల్టేజ్ వర్తింపజేయడం వల్ల వాహకాల మధ్య ఒక విద్యుత్ క్షేత్రం ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఈ విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు ప్రతి వాహకానికి అనుసంధానించబడిన స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లపై (పరమాణువుల నుండి సులభంగా వేరు చేయబడేవి) పనిచేసి, వాటిని కదలమని బలవంతం చేస్తాయి. ఆవేశాల కదలిక విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అది క్రమంగా ఒక అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
చిత్రం 3
విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు ధనావేశాలతో ప్రారంభమై రుణావేశాలతో ముగుస్తాయని మనం అంగీకరించాము. అయితే, అవి ధనావేశాలతో ప్రారంభమై అనంతంలో ముగియవచ్చు; లేదా అనంతంలో ప్రారంభమై రుణావేశాలతో ముగియవచ్చు; లేదా ఏ ఆవేశాలతోనూ ప్రారంభం లేదా ముగింపు లేని సంవృత వలయాలను ఏర్పరచవచ్చు. భౌతిక శాస్త్రంలో అయస్కాంత ఆవేశాలు లేనందున, అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్లే వాహకాల చుట్టూ ఎల్లప్పుడూ సంవృత వలయాలను ఏర్పరుస్తాయి. కొన్ని గణిత సూత్రాలలో, శక్తి మరియు అయస్కాంత వనరులకు సంబంధించిన పరిష్కారాల మధ్య ఉన్న ద్వంద్వత్వాన్ని చూపించడానికి తుల్య అయస్కాంత ఆవేశాలు మరియు అయస్కాంత ప్రవాహాలను పరిచయం చేస్తారు.
రెండు వాహకాల మధ్య గీసిన విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు ఆవేశ పంపిణీని చూపించడానికి సహాయపడతాయి. వోల్టేజ్ మూలం సైనుసోయిడల్ అని మనం భావిస్తే, వాహకాల మధ్య విద్యుత్ క్షేత్రం కూడా మూలం యొక్క ఆవర్తనానికి సమానమైన ఆవర్తనంతో సైనుసోయిడల్గా ఉంటుందని మనం ఆశిస్తాము. విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క సాపేక్ష పరిమాణం విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖల సాంద్రత ద్వారా సూచించబడుతుంది, మరియు బాణాలు సాపేక్ష దిశను (ధనాత్మక లేదా రుణాత్మక) సూచిస్తాయి. వాహకాల మధ్య కాలంతో మారుతున్న విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల ఉత్పత్తి, పటం 3(a)లో చూపిన విధంగా, ప్రసార రేఖ వెంబడి ప్రసరించే ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. విద్యుదయస్కాంత తరంగం ఆవేశం మరియు దానికి అనుగుణమైన విద్యుత్ ప్రవాహంతో యాంటెన్నాలోకి ప్రవేశిస్తుంది. పటం 3(b)లో చూపిన విధంగా, మనం యాంటెన్నా నిర్మాణంలోని కొంత భాగాన్ని తొలగిస్తే, విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖల (చుక్కల రేఖలతో చూపబడిన) తెరిచిన చివరలను "కలుపడం" ద్వారా ఒక ఫ్రీ-స్పేస్ తరంగాన్ని ఏర్పరచవచ్చు. ఫ్రీ-స్పేస్ తరంగం కూడా ఆవర్తనంగా ఉంటుంది, కానీ స్థిర-దశ బిందువు P0 కాంతి వేగంతో బయటకు కదులుతుంది మరియు అర్ధ ఆవర్తన కాలంలో λ/2 (P1కి) దూరం ప్రయాణిస్తుంది. యాంటెన్నాకు సమీపంలో, స్థిర-దశ బిందువు P0 కాంతి వేగం కంటే వేగంగా కదులుతుంది మరియు యాంటెన్నాకు దూరంగా ఉన్న బిందువుల వద్ద కాంతి వేగాన్ని సమీపిస్తుంది. పటం 4, t = 0, t/8, t/4, మరియు 3T/8 వద్ద λ∕2 యాంటెన్నా యొక్క స్వేచ్ఛా-అంతరిక్ష విద్యుత్ క్షేత్ర పంపిణీని చూపిస్తుంది.
పటం 4 t = 0, t/8, t/4 మరియు 3T/8 వద్ద λ∕2 యాంటెన్నా యొక్క స్వేచ్ఛా అంతరిక్ష విద్యుత్ క్షేత్ర పంపిణీ
గైడెడ్ తరంగాలు యాంటెన్నా నుండి ఎలా వేరు చేయబడి, చివరికి స్వేచ్ఛా అంతరిక్షంలో ప్రసరించడానికి ఎలా ఏర్పడతాయో తెలియదు. మనం గైడెడ్ మరియు స్వేచ్ఛా అంతరిక్ష తరంగాలను నీటి తరంగాలతో పోల్చవచ్చు. ఈ నీటి తరంగాలు నిశ్చలమైన నీటిలో రాయి వేయడం వల్ల గానీ లేదా ఇతర మార్గాల వల్ల గానీ ఏర్పడవచ్చు. నీటిలో ఒకసారి కల్లోలం మొదలైనప్పుడు, నీటి తరంగాలు ఉత్పత్తి అయి బయటకు ప్రసరించడం ప్రారంభిస్తాయి. కల్లోలం ఆగిపోయినప్పటికీ, తరంగాలు ఆగకుండా ముందుకు ప్రసరిస్తూనే ఉంటాయి. కల్లోలం కొనసాగితే, కొత్త తరంగాలు నిరంతరం ఉత్పత్తి అవుతూనే ఉంటాయి మరియు ఈ తరంగాల ప్రసరణ ఇతర తరంగాల కంటే వెనుకబడి ఉంటుంది.
విద్యుత్ అంతరాయాల వల్ల ఉత్పన్నమయ్యే విద్యుదయస్కాంత తరంగాలకు కూడా ఇదే వర్తిస్తుంది. మూలం నుండి వచ్చే ప్రారంభ విద్యుత్ అంతరాయం స్వల్పకాలం పాటు ఉంటే, ఉత్పన్నమైన విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ లోపల ప్రసరించి, ఆపై యాంటెన్నాలోకి ప్రవేశించి, చివరకు స్వేచ్ఛా అంతరిక్ష తరంగాలుగా వికిరణం చెందుతాయి, ఉత్తేజం ఇకపై లేనప్పటికీ (నీటి తరంగాలు మరియు అవి సృష్టించిన అంతరాయం వలె). విద్యుత్ అంతరాయం నిరంతరంగా ఉంటే, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు నిరంతరంగా ఉనికిలో ఉంటాయి మరియు ప్రసరణ సమయంలో వాటిని దగ్గరగా అనుసరిస్తాయి, ఇది పటం 5లో చూపిన బైకోనికల్ యాంటెన్నాలో కనిపిస్తుంది. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు మరియు యాంటెన్నాల లోపల ఉన్నప్పుడు, వాటి ఉనికి వాహకం లోపల ఉన్న విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క ఉనికికి సంబంధించినది. అయితే, తరంగాలు వికిరణం చెందినప్పుడు, అవి ఒక సంవృత వలయాన్ని ఏర్పరుస్తాయి మరియు వాటి ఉనికిని కొనసాగించడానికి ఎటువంటి ఆవేశం ఉండదు. ఇది మనల్ని ఈ నిర్ధారణకు దారి తీస్తుంది:
క్షేత్రాన్ని ఉత్తేజపరచడానికి ఆవేశం యొక్క త్వరణం మరియు మందగమనం అవసరం, కానీ క్షేత్రాన్ని కొనసాగించడానికి ఆవేశం యొక్క త్వరణం మరియు మందగమనం అవసరం లేదు.
చిత్రం 5
3. డైపోల్ రేడియేషన్
విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు యాంటెన్నా నుండి విడిపోయి ఫ్రీ-స్పేస్ తరంగాలను ఏర్పరిచే విధానాన్ని వివరించడానికి, డైపోల్ యాంటెన్నాను ఒక ఉదాహరణగా తీసుకుందాం. ఇది సరళీకృత వివరణ అయినప్పటికీ, ఫ్రీ-స్పేస్ తరంగాల ఉత్పత్తిని ప్రజలు సహజంగా గ్రహించడానికి ఇది వీలు కల్పిస్తుంది. చక్రం యొక్క మొదటి పాదంలో విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు λ/4 మేర బయటకు కదిలినప్పుడు, డైపోల్ యొక్క రెండు భుజాల మధ్య ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలను పటం 6(a) చూపిస్తుంది. ఈ ఉదాహరణ కోసం, ఏర్పడిన విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖల సంఖ్య 3 అని అనుకుందాం. చక్రం యొక్క తదుపరి పాదంలో, అసలు మూడు విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు మరో λ/4 (ప్రారంభ బిందువు నుండి మొత్తం λ/2) కదులుతాయి, మరియు వాహకంపై ఆవేశ సాంద్రత తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది. చక్రం యొక్క మొదటి సగం చివరిలో వాహకంపై ఉన్న ఆవేశాలను రద్దు చేసే వ్యతిరేక ఆవేశాల ప్రవేశం ద్వారా ఇది ఏర్పడిందని పరిగణించవచ్చు. వ్యతిరేక ఆవేశాల వల్ల ఏర్పడిన విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు 3 మరియు λ/4 దూరం కదులుతాయి, దీనిని పటం 6(b)లో చుక్కల రేఖలతో సూచించారు.
తుది ఫలితం ఏమిటంటే, మొదటి λ/4 దూరంలో మూడు క్రిందికి విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు మరియు రెండవ λ/4 దూరంలో అదే సంఖ్యలో పైకి విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు ఉంటాయి. యాంటెన్నాపై నికర ఆవేశం లేనందున, విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖలు వాహకం నుండి వేరుపడి, కలిసి ఒక సంవృత వలయాన్ని ఏర్పరచాలి. ఇది పటం 6(c)లో చూపబడింది. రెండవ భాగంలో, అదే భౌతిక ప్రక్రియ అనుసరించబడుతుంది, కానీ దిశ వ్యతిరేకంగా ఉంటుందని గమనించండి. ఆ తర్వాత, ఈ ప్రక్రియ పునరావృతమై నిరవధికంగా కొనసాగుతూ, పటం 4 వంటి విద్యుత్ క్షేత్ర పంపిణీని ఏర్పరుస్తుంది.
చిత్రం 6
యాంటెన్నాల గురించి మరింత తెలుసుకోవడానికి, దయచేసి సందర్శించండి:
పోస్ట్ సమయం: జూన్-20-2024
