DSC03941

130

O

/\

\ ■/

WSTĘP DO TECHNIKI ANTENOWEJ

°\°H

Rys. 7.2. Brak promieniowania od ładunków statycznych

(a) i poruszających się ruchem jednostajnym (b), promieniowanie od

końca przewodu, d — ładunki o stałej prędkości na zagięciu przewodu, e — prąd przemienny)

ładunków doznających przyspieszeń (c — ładunki docierające do

++

liwościach i krótkich dystansach. Wraz ze wzrostem odległości i częstotliwości rosną straty i koszty związane z liniami (za wyjątkiem światłowodów), co preferuje użycie anten.

Każda antena jest źródłem promieniowania elektromagnetycznego. Stacjonarne ładunki elektryczne oraz ładunki poruszające się ze stalą prędkością nie promieniują energii. Jeśli jednak ładunek ulegnie przyspieszeniu lub opóźnieniu (zmiana prędkości w czasie), to stanie się on źródłem fali elektromagnetycznej (rys. 7.2). Gdy zagniemy koniec dwuprzewodowej linii symetrycznej, to powstanie najprostsza antena (jak na rys. 7.1). Wytworzenie krótkiego impulsu na końcu linii powoduje, że ładunki zaczynają się poruszać w prawo wzdłuż linii z prędkością światła. Dopóki ładunki poruszają się wzdłuż jednorodnej linii, promieniowanie nie występuje. W momencie, gdy ładunki dotrą do zakrzywienia na końcu, doznają

Rys. 7.3. Fale rozchodzące się od anteny

przyspieszenia i promieniują falę elektromagnetyczną. Na skutek promieniowania energia impulsu maleje i kiedy dotrze on do końca linii, bardzo mało ładunków ulegnie odbiciu.

Istnieje pewne podobieństwo między falami rozchodzącymi się w prowadnicach i w przestrzeni oraz falami na powierzchni wody. Jeśli zaburzamy powierzchnię wody w pewnym miejscu, to zaczyna się z niego rozchodzić fala. Jeśli zaprzestaniemy na moment zaburzać powierzchnię, to raz wzbudzona fala nadal się rozchodzi. Podobnie jest i w przypadku fal elektromagnetycznych: raz wzbudzona fala rozchodzi się najpierw w prowadnicy, a potem w swobodnej przestrzeni, nawet jeśli wyłączymy źródło. Obecność fali w antenie i prowadnicy jest związana z obecnością ładunków na powierzchni przewodników. Po wy-promieniowaniu linie sił pól elektromagnetycznych tworzą zamknięte pętle i nie potrzeba żadnych ładunków, aby je podtrzymać (rys. 7.3). Oznacza to, że ładunki elektryczne są niezbędne tylko do wzbudzenia fali, a nie do jej przesyłania. Prześledźmy proces formowania tych linii na przykładzie anteny symetrycznej, zwanej dipolem i zasilanej przebiegiem okresowym. Na rysunku 7.4 przedstawiono trzy linie pola elektrycznego powstałe w pierwszej ćwiartce okresu, kiedy ładunki

(^b) t=T/2

Rys. 7.4. Formowanie się linii pola elektrycznego dla dipola krótkiego