Rayonnement et Antennes
Les charges accélérées et les courants oscillants rayonnent de l'énergie électromagnétique, ce qui constitue la base des antennes et de la diffusion des ondes.
Definition
L'étude de la manière dont les distributions de charges et de courants dépendant du temps génèrent des champs électromagnétiques se propageant qui transportent de l'énergie à l'infini, ainsi que des structures conçues (antennes) et des processus de diffusion qui émettent, reçoivent et redirigent ce rayonnement.
Scope
Ce domaine couvre la production de rayonnement électromagnétique par des sources variant dans le temps : les potentiels retardés, les champs des charges accélérées, le rayonnement dipolaire et multipolaire, la conception et l'analyse des antennes et des réseaux d'antennes, la résistance de rayonnement et les diagrammes de rayonnement, ainsi que la diffusion des ondes électromagnétiques par les objets. Il relie les équations de Maxwell aux systèmes pratiques d'émission et de réception, tandis que la propagation guidée est traitée dans le cadre des ondes électromagnétiques.
Sub-topics
Core questions
- Comment les charges accélérées et les courants oscillants produisent-ils du rayonnement ?
- Qu'est-ce qui détermine le diagramme de rayonnement et la puissance d'une source ?
- Comment les antennes sont-elles caractérisées et combinées en réseaux ?
- Comment les objets diffusent-ils les ondes électromagnétiques incidentes ?
Key concepts
- potentiel retardé
- champ de rayonnement
- formule de Larmor
- rayonnement de dipôle électrique
- diagramme de rayonnement
- gain et directivité
- réseau d'antennes
- section efficace de diffusion
Key theories
- Potentiels retardés et champs de rayonnement
- Les potentiels des sources variant dans le temps dépendent de la source au temps antérieur, retardé ; loin de la source, les champs diminuent inversement avec la distance et emportent l'énergie sous forme de rayonnement.
- Rayonnement dipolaire
- Un dipôle électrique oscillant rayonne une puissance proportionnelle à la quatrième puissance de la fréquence avec un diagramme angulaire caractéristique, prototype de la plupart des systèmes rayonnants.
- Théorie des antennes
- Les antennes sont caractérisées par leur diagramme de rayonnement, leur gain, leur directivité, leur résistance de rayonnement et leur impédance, et les réseaux combinent des éléments pour former et orienter le faisceau rayonné.
Clinical relevance
Les principes du rayonnement et des antennes permettent la radio, la télévision, les communications mobiles et satellitaires, le radar et la télédétection, la radioastronomie, ainsi que les bobines radiofréquence et l'évaluation de l'exposition utilisées en imagerie par résonance magnétique.
History
Hertz a construit le premier système délibéré d'émission et de réception en 1887-1888, confirmant les ondes de Maxwell. Larmor a dérivé la puissance rayonnée par une charge accélérée en 1897, et Marconi a transformé le rayonnement en communication sans fil pratique à longue distance vers 1900.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- Guglielmo Marconi
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- balanis2016
Frequently asked questions
- Qu'est-ce qui est nécessaire pour qu'une charge rayonne ?
- Une charge se déplaçant à vitesse constante ne rayonne pas ; le rayonnement nécessite une accélération, de sorte que les charges oscillantes ou accélérées et les courants variant dans le temps sont les sources d'ondes électromagnétiques.
- Qu'est-ce qui fait une bonne antenne ?
- L'utilité d'une antenne dépend de l'adaptation de sa taille à la longueur d'onde et de son diagramme de rayonnement, de son gain et de son adaptation d'impédance à l'alimentation ; les réseaux d'éléments permettent aux ingénieurs de former et d'orienter le faisceau.