Che aspetto ha la radiazione di un'antenna?


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Solo per curiosità, ho cercato per l'antenna su Google Immagini, e ciò che mostra di solito è qualcosa di simile questo . Quindi ho davvero pensato che un'antenna si irradia in un modello circolare ed uguale. Ma quando ho letto le specifiche di un'antenna e ho compreso termini come DBI e Polarizzazione, sono diventato più confuso. Quindi la mia domanda è: che aspetto ha davvero il segnale che si irradia da un'antenna?

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Ad esempio, come possiamo disegnare questa polarizzazione lineare al suo interno ?


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Penso che sia una domanda perfettamente valida. Il dibattito potrebbe essere se si tratti di un'onda o no. La mia visione personale è che l'antenna emette particelle ad una certa velocità in una certa direzione. Una visualizzazione è buona come la successiva, ma la verità è che non possiamo vedere come sia realmente che possiamo solo escogitare astrazioni.
crowie,

Potrebbe voler giocare con falstad.com/antenna .
JimmyB,

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Sembra leggero, solo più grande.

Per riferimento futuro, cerca di non trarre conclusioni scientifiche dalle icone dell'interfaccia utente. :)
Corse di leggerezza con Monica il

Risposte:


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Questa immagine:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

È solo un disegno, non ha significato. Non rappresenta in alcun modo lo schema di radiazione di un'antenna!

Fondamentalmente tutte le antenne irradiano (e ricevono) le onde EM in tutte le direzioni. Tuttavia, a seconda del design, potrebbe non irradiarsi e ricevere molto bene in una certa direzione, ma potrebbe farlo molto bene in un'altra direzione. Quelle sono le parti rosse negli schemi di radiazione sottostanti.

I modelli di radiazione dell'antenna reale si presentano così: inserisci qui la descrizione dell'immagine

Per un radiatore isotropico in questo caso.

O questo per un'antenna parabolica: inserisci qui la descrizione dell'immagine

Esistono tanti schemi di radiazione quanti sono i tipi di antenna.

I progettisti di antenne generalmente utilizzano un simulatore EM, ad esempio CST , per calcolare / simulare il modello di radiazione dell'antenna di una determinata struttura di antenna.

Come possiamo disegnare questa polarizzazione lineare nel modello di radiazione?

Questi schemi di radiazione non mostrano la polarizzazione. Poiché la polarizzazione è solitamente nella direzione della lunghezza dell'antenna, dipende anche da come si posiziona l'antenna. Naturalmente, anche il modello di radiazione cambia con quel posizionamento.


Grazie @FakeMoustache per una rapida risposta, ma l'immagine è solo la mia prima visione sull'antenna, quello che non capisco è come queste onde sinusoidali viaggiano sul lobo in base all'ultima immagine che hai postato dove ci sono queste polarizzazioni .?
Nero,

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L'ultima immagine è il modello di un'antenna parabolica come asia.ru/images/target/photo/51336884/Satellite_Dish_Antenna.jpg L'antenna reale si trova all'estremità di quel bastone e invia le onde al disco, che le riflette in una direzione quindi il lobo. Tutte le onde sono guidate / riflesse in quella direzione, quindi si sommano.
Bimpelrekkie,

La polarizzazione è definita da come si posiziona l'antenna come orizzontale o verticale. Anche la diagonale è possibile, ma in realtà è solo il 50% in orizzontale e il 50% in verticale. Tu non vedi la polarizzazione in questi diagrammi di irradiazione. Quindi la polarizzazione riguarda più il modo in cui si posiziona l'antenna (orizzontale o verticale). C'è anche una polarizzazione rotante, usando un'antenna Helix a forma di cavatappi: reliantemc.com/images/product%20images/schwarzbeck/…
Bimpelrekkie,

@FakeMoustache Potrebbe essere utile sottolineare che lo stesso principio funziona per la luce (poiché dopo tutto è solo un'altra forma di radiazione EM). en.wikipedia.org/wiki/Parabolic_reflector
JAB

@ user7040804 Il modo in cui le onde sinusoidali viaggiano sul lobo è in qualche modo rappresentato dalla prima immagine, che questa risposta afferma "non ha significato".
Kaz,

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Dipende molto dal tipo di antenna. Google probabilmente risponderà con immagini migliori di me ( Google "schema di radiazione dell'antenna" ).

Distinguerai in forma di radiazione principalmente 2 tipi di antenna:

Direzionale: irradiano la maggior parte della sua energia in una direzione (anteriore), una parte nella direzione opposta (posteriore) e una piccola porzione del segnale viene dispersa attorno all'antenna ma con una forza molto inferiore. Qualcosa di simile a:

diagramma dei lobi di segnale

Fonte: Wikipedia

Omnidirezionale: sebbene un'antenna idealmente omnidirezionale (x, y, z) sia impossibile riferirsi a quelli che sono omnidirezionali su 2 assi anziché 3. Il suo schema di radiazione è descritto come una specie di ciambella. Non puoi pubblicare più link, ma lo vedrai se Google

Ecco un elenco abbastanza completo della maggior parte dei tipi di antenna se sei interessato: www.antenna-theory.com/m/antennas/main.php

EDIT: Per i tuoi commenti sulla polarità del segnale dell'antenna, suppongo che il tuo dubbio sia più correlato al modo in cui le onde viaggiano nell'aria più che in quale modello lo fanno.

I diagrammi pubblicati da @FakeMoustache mostrano la densità delle onde nello spazio, queste onde EM hanno una polarità definita dal tipo di antenna che stiamo usando. Alla fine, la polarità significa in cui la pianura è l'impulso che viaggia, o X o Y (polarizzazione così verticale o orizzontale) che è determinata dal campo E come mostrato nella figura sotto.

Onda polarizzata verticalmente


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Stai chiedendo della forma delle onde EM? Sembra così.

Le altre risposte non lo mostrano. Invece mostrano i grafici della potenza rispetto alla direzione (il "modello di radiazione") o i grafici della tensione rispetto alla distanza (l'onda sinusoidale di tensione.) Ma "watt / cm ^ 2" non è una direzione nello spazio e il grafico della radiazione il modello non mostra la forma delle onde. E la tensione non è una direzione, quindi il "grafico di polarizzazione" non rappresenta le onde trasversali; descrive solo l'intensità di campo lungo una linea retta stretta.

Ad esempio, come possiamo disegnare questa polarizzazione lineare al suo interno ?

Nessuno di questi mostra le onde EM effettive. Il secondo è un grafico della potenza erogata, non delle forme EM. Il primo è un grafico della tensione e del potenziale magnetico, non delle direzioni trasversali.

Le onde EM effettive di un'antenna sono onde a sfera. Il livello di potenza non altera la forma delle onde. Le onde a sfera non contengono oscillazioni a forma di seno. Quando vengono emessi da una torre, si estendono a partire dalla base della torre (dalla connessione di terra), non dalla punta, come mostrato nei disegni della cultura pop delle torri radio. Le onde più intense viaggiano orizzontalmente. In verticale l'intensità è zero.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Ecco l' animazione del corso aperto del MIT di linee di campo elettronico e onde EM provenienti da una piccola antenna a dipolo al centro. Le onde EM assumono la forma di sfere concentriche in espansione. Si noti che nella direzione verticale l'intensità dell'onda è zero, mentre nella direzione orizzontale è massima. In questo video, per un'antenna a torre piuttosto che un dipolo, trarremmo invece una linea orizzontale per mostrare la superficie del terreno, quindi cancellare le onde all'interno della terra.

L'animazione sopra mostra solo la parte del campo elettronico delle onde a sfera EM. Anche la componente magnetica è presente: cerchi di flusso orientati a 90 gradi rispetto al flusso del campo elettronico. In questo modo di seguito:

inserisci qui la descrizione dell'immagine


Fai attenzione a due malintesi diffusi:

  1. Le onde EM sono onde trasversali nell'etere? No.
    In effetti, le onde EM non sono un movimento di un mezzo. Nessuna "sostanza" viene deviata, né assume una forma di onda sinusoidale nello spazio vuoto. Le linee di flusso dei campi EM non assomigliano alle onde sinusoidali. Sì, se tracciamo i valori numerici del flusso del campo elettronico e del campo b, otteniamo onde sinusoidali. Ma "tensione" e "magnetismo" non sono direzioni, quindi il grafico non rappresenta la polarizzazione:non mostra un'onda sinusoidale nello spazio. Per visualizzare la forma effettiva delle linee di flusso trasversali e delle onde EM polarizzate, vedere l'animazione del MIT sopra, con i campi che puntano a 90 gradi rispetto alla direzione del movimento dell'onda. E nota bene la completa mancanza di onde sinusoidali in quell'animazione. Le onde sinusoidali sorgono solo nella densità del flusso (nella spaziatura delle linee del flusso in punti diversi), ma non come curve a forma di seno nello spazio vuoto.

  2. Le onde EM si irradiano dalla punta di una torre di trasmissione? Sbagliato.
    Numerosi disegni della cultura pop di torri di trasmissione mostrano le onde radio provenienti dalla punta della torre. No, non succede. Le onde provengono effettivamente dalla base. Riflettendo su questo, ricordo la battaglia tra Marconi e Tesla, con Tesla che insiste sul fatto che le trasmissioni radio provengono dalla base della torre e coinvolgono correnti elettriche nel terreno. Tesla perse la battaglia, anche se aveva ragione su molti aspetti del VLF e della propagazione delle onde lunghe. Marconi è stato il vincitore, arriva a scrivere la storia, quindi forse tutta questa roba sulle "onde dalla punta della torre" è nata con Marconi? Come tentativo fuorviato di smascherare la descrizione più corretta di Tesla delle onde propagatrici?


wbeaty, grazie per aver condiviso il tuo post. La tua risposta mi aiuta a capire alcune domande che ho avuto di recente ma sono ancora un po 'confuso. Ora capisco che le onde sinusoidali sorgono nella densità del flusso (anche se in questo caso non capisco come funziona l'ampiezza), ma dove sono davvero confuso è come la tua animazione si collega alle guide d'onda. Sto cercando di capire come la tua animazione di energia RF sembrerebbe passare attraverso una guida d'onda, per capire perché 1/2 lunghezza d'onda è il limite. Mi confonde il motivo per cui l'ampiezza del segnale non ha importanza per il taglio.
Mtk59,

In questi diagrammi, l'ampiezza inferiore equivale a "meno linee". L'intensità del flusso è proporzionale all'ampiezza dell'onda EM. Le onde più forti hanno esattamente la stessa forma di quelle più deboli. Ma le onde più forti hanno un flusso "più denso": più delle linee immaginarie.
wbeaty,
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