Radiasi dan Antena
Muatan yang berakselerasi dan arus yang berosilasi memancarkan energi elektromagnetik, yang menjadi dasar antena dan hamburan gelombang.
Definition
Studi tentang bagaimana distribusi muatan dan arus yang bergantung waktu menghasilkan medan elektromagnetik yang merambat dan membawa energi hingga tak terhingga, serta struktur rekayasa (antena) dan proses hamburan yang memancarkan, menerima, dan mengarahkan kembali radiasi tersebut.
Scope
Area ini mencakup produksi radiasi elektromagnetik oleh sumber yang bervariasi terhadap waktu: potensial terhambat (retarded potentials), medan muatan yang berakselerasi, radiasi dipol dan multipol, desain dan analisis antena dan susunannya, resistansi dan pola radiasi, serta hamburan gelombang elektromagnetik oleh objek. Ini menghubungkan persamaan Maxwell dengan sistem pemancar dan penerima praktis, sementara propagasi terpandu dibahas dalam gelombang elektromagnetik.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana muatan yang berakselerasi dan arus yang berosilasi menghasilkan radiasi?
- Apa yang menentukan pola radiasi dan daya suatu sumber?
- Bagaimana antena dikarakterisasi dan digabungkan menjadi susunan?
- Bagaimana objek menghamburkan gelombang elektromagnetik yang datang?
Key concepts
- potensial terhambat
- medan radiasi
- rumus Larmor
- radiasi dipol listrik
- pola radiasi
- penguatan dan direktivitas
- susunan antena
- penampang hamburan
Key theories
- Potensial terhambat dan medan radiasi
- Potensial sumber yang bervariasi terhadap waktu bergantung pada sumber pada waktu yang lebih awal, yaitu waktu terhambat; jauh dari sumber, medan berkurang secara berbanding terbalik dengan jarak dan membawa energi sebagai radiasi.
- Radiasi dipol
- Dipol listrik yang berosilasi memancarkan daya yang sebanding dengan pangkat empat frekuensi dengan pola sudut karakteristik, prototipe untuk sebagian besar sistem pemancar.
- Teori antena
- Antena dikarakterisasi oleh pola radiasi, penguatan, direktivitas, resistansi radiasi, dan impedansi, dan susunan menggabungkan elemen untuk membentuk dan mengarahkan berkas yang dipancarkan.
Clinical relevance
Prinsip radiasi dan antena memungkinkan komunikasi radio, televisi, seluler, dan satelit, radar dan penginderaan jauh, radio astronomi, serta kumparan frekuensi radio dan penilaian paparan yang digunakan dalam pencitraan resonansi magnetik.
History
Hertz membangun sistem pemancar dan penerima yang disengaja pertama pada tahun 1887-1888, mengkonfirmasi gelombang Maxwell. Larmor menurunkan daya yang dipancarkan oleh muatan yang berakselerasi pada tahun 1897, dan Marconi mengubah radiasi menjadi komunikasi nirkabel jarak jauh yang praktis sekitar tahun 1900.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- Guglielmo Marconi
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- balanis2016
Frequently asked questions
- Apa yang diperlukan agar suatu muatan memancarkan radiasi?
- Muatan yang bergerak dengan kecepatan konstan tidak memancarkan radiasi; radiasi memerlukan akselerasi, sehingga muatan yang berosilasi atau berakselerasi dan arus yang bervariasi terhadap waktu adalah sumber gelombang elektromagnetik.
- Apa yang membuat antena menjadi baik?
- Kegunaan antena bergantung pada kesesuaian ukurannya dengan panjang gelombang dan pada pola radiasi, penguatan, serta kesesuaian impedansinya dengan umpan; susunan elemen memungkinkan insinyur membentuk dan mengarahkan berkas.