Bức xạ và Ăng-ten
Các điện tích tăng tốc và dòng điện dao động bức xạ năng lượng điện từ, đây là cơ sở của ăng-ten và sự tán xạ sóng.
Definition
Nghiên cứu về cách các phân bố điện tích và dòng điện phụ thuộc thời gian tạo ra các trường điện từ lan truyền mang năng lượng đến vô cùng, và về các cấu trúc kỹ thuật (ăng-ten) cùng các quá trình tán xạ phát ra, thu nhận và định hướng lại bức xạ đó.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm việc tạo ra bức xạ điện từ từ các nguồn biến đổi theo thời gian: thế trễ, trường của các điện tích tăng tốc, bức xạ lưỡng cực và đa cực, thiết kế và phân tích ăng-ten và mảng ăng-ten, điện trở bức xạ và các mẫu bức xạ, và sự tán xạ sóng điện từ bởi các vật thể. Nó kết nối các phương trình Maxwell với các hệ thống bức xạ và thu nhận thực tế, trong khi sự truyền dẫn có hướng được xử lý trong phần sóng điện từ.
Sub-topics
Core questions
- Các điện tích tăng tốc và dòng điện dao động tạo ra bức xạ như thế nào?
- Điều gì xác định mẫu bức xạ và công suất của một nguồn?
- Ăng-ten được đặc trưng và kết hợp thành mảng như thế nào?
- Các vật thể tán xạ sóng điện từ tới như thế nào?
Key concepts
- thế trễ
- trường bức xạ
- công thức Larmor
- bức xạ lưỡng cực điện
- mẫu bức xạ
- độ lợi và độ định hướng
- mảng ăng-ten
- tiết diện tán xạ
Key theories
- Thế trễ và trường bức xạ
- Thế của các nguồn biến đổi theo thời gian phụ thuộc vào nguồn tại thời điểm sớm hơn, thời điểm trễ; ở xa nguồn, trường giảm theo tỷ lệ nghịch với khoảng cách và mang năng lượng đi dưới dạng bức xạ.
- Bức xạ lưỡng cực
- Một lưỡng cực điện dao động bức xạ công suất tỷ lệ với lũy thừa bậc bốn của tần số với một mẫu góc đặc trưng, nguyên mẫu cho hầu hết các hệ thống bức xạ.
- Lý thuyết ăng-ten
- Ăng-ten được đặc trưng bởi mẫu bức xạ, độ lợi, độ định hướng, điện trở bức xạ và trở kháng, và các mảng ăng-ten kết hợp các phần tử để định hình và điều khiển chùm tia bức xạ.
Clinical relevance
Các nguyên lý bức xạ và ăng-ten cho phép thông tin liên lạc vô tuyến, truyền hình, di động và vệ tinh, radar và viễn thám, thiên văn vô tuyến, và các cuộn dây tần số vô tuyến cùng đánh giá phơi nhiễm được sử dụng trong chụp cộng hưởng từ.
History
Hertz đã xây dựng hệ thống bức xạ và thu nhận có chủ đích đầu tiên vào năm 1887-1888, xác nhận các sóng của Maxwell. Larmor đã suy ra công suất bức xạ bởi một điện tích tăng tốc vào năm 1897, và Marconi đã biến bức xạ thành thông tin liên lạc không dây đường dài thực tế vào khoảng năm 1900.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- Guglielmo Marconi
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- balanis2016
Frequently asked questions
- Điều gì cần thiết để một điện tích bức xạ?
- Một điện tích chuyển động với vận tốc không đổi không bức xạ; bức xạ đòi hỏi sự tăng tốc, vì vậy các điện tích dao động hoặc tăng tốc và dòng điện biến đổi theo thời gian là nguồn của sóng điện từ.
- Điều gì tạo nên một ăng-ten tốt?
- Tính hữu dụng của ăng-ten phụ thuộc vào việc khớp kích thước của nó với bước sóng và vào mẫu bức xạ, độ lợi, và sự khớp trở kháng với đường cấp; các mảng phần tử cho phép các kỹ sư định hình và điều khiển chùm tia.