Radiación y Antenas
Las cargas aceleradas y las corrientes oscilantes irradian energía electromagnética, que es la base de las antenas y la dispersión de ondas.
Definition
El estudio de cómo las distribuciones de carga y corriente dependientes del tiempo generan campos electromagnéticos propagantes que transportan energía hasta el infinito, y de las estructuras diseñadas (antenas) y los procesos de dispersión que emiten, reciben y redirigen esa radiación.
Scope
Esta área cubre la producción de radiación electromagnética por fuentes que varían en el tiempo: potenciales retardados, los campos de cargas aceleradas, radiación dipolar y multipolar, el diseño y análisis de antenas y arreglos, resistencia a la radiación y patrones, y la dispersión de ondas electromagnéticas por objetos. Conecta las ecuaciones de Maxwell con sistemas prácticos de radiación y recepción, mientras que la propagación guiada se trata bajo ondas electromagnéticas.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo producen radiación las cargas aceleradas y las corrientes oscilantes?
- ¿Qué determina el patrón de radiación y la potencia de una fuente?
- ¿Cómo se caracterizan las antenas y se combinan en arreglos?
- ¿Cómo dispersan los objetos las ondas electromagnéticas incidentes?
Key concepts
- potencial retardado
- campo de radiación
- fórmula de Larmor
- radiación de dipolo eléctrico
- patrón de radiación
- ganancia y directividad
- arreglo de antenas
- sección transversal de dispersión
Key theories
- Potenciales retardados y campos de radiación
- Los potenciales de fuentes que varían en el tiempo dependen de la fuente en el tiempo anterior y retardado; lejos de la fuente, los campos disminuyen inversamente con la distancia y transportan energía como radiación.
- Radiación dipolar
- Un dipolo eléctrico oscilante irradia potencia proporcional a la cuarta potencia de la frecuencia con un patrón angular característico, el prototipo para la mayoría de los sistemas radiantes.
- Teoría de antenas
- Las antenas se caracterizan por su patrón de radiación, ganancia, directividad, resistencia a la radiación e impedancia, y los arreglos combinan elementos para dar forma y dirigir el haz radiado.
Clinical relevance
Los principios de radiación y antenas permiten las comunicaciones de radio, televisión, móviles y satelitales, el radar y la teledetección, la radioastronomía, y las bobinas de radiofrecuencia y la evaluación de la exposición utilizadas en la resonancia magnética.
History
Hertz construyó el primer sistema deliberado de radiación y recepción en 1887-1888, confirmando las ondas de Maxwell. Larmor derivó la potencia irradiada por una carga acelerada en 1897, y Marconi convirtió la radiación en comunicación inalámbrica práctica de larga distancia alrededor de 1900.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- Guglielmo Marconi
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- balanis2016
Frequently asked questions
- ¿Qué se requiere para que una carga irradie?
- Una carga que se mueve a velocidad constante no irradia; la radiación requiere aceleración, por lo que las cargas oscilantes o aceleradas y las corrientes que varían en el tiempo son las fuentes de ondas electromagnéticas.
- ¿Qué hace una buena antena?
- La utilidad de una antena depende de la coincidencia de su tamaño con la longitud de onda y de su patrón de radiación, ganancia y adaptación de impedancia a la alimentación; los arreglos de elementos permiten a los ingenieros dar forma y dirigir el haz.