જ્યારે તે આવે છેએન્ટેના, લોકો જે પ્રશ્ન વિશે સૌથી વધુ ચિંતિત છે તે છે "કિરણોત્સર્ગ ખરેખર કેવી રીતે પ્રાપ્ત થાય છે?"સિગ્નલ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર ટ્રાન્સમિશન લાઇન દ્વારા અને એન્ટેનાની અંદર કેવી રીતે પ્રચાર કરે છે અને અંતે ફ્રી સ્પેસ વેવ રચવા માટે એન્ટેનાથી "અલગ" થાય છે.
1. સિંગલ વાયર રેડિયેશન
ચાલો ધારીએ કે ચાર્જ ઘનતા, qv (Coulomb/m3) તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, a ના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર અને V ના વોલ્યુમ સાથે ગોળાકાર વાયરમાં સમાનરૂપે વિતરિત કરવામાં આવે છે.
આકૃતિ 1
વોલ્યુમ V માં કુલ ચાર્જ Q એક સમાન ગતિ Vz (m/s) પર z દિશામાં આગળ વધે છે.તે સાબિત કરી શકાય છે કે વાયરના ક્રોસ સેક્શન પર વર્તમાન ઘનતા Jz છે:
Jz = qv vz （1）
જો વાયર આદર્શ વાહકથી બનેલો હોય, તો વાયરની સપાટી પર વર્તમાન ઘનતા Js છે:
Js = qs vz （2）
જ્યાં qs એ સપાટીના ચાર્જની ઘનતા છે.જો વાયર ખૂબ જ પાતળો હોય (આદર્શ રીતે, ત્રિજ્યા 0 છે), તો વાયરમાં વર્તમાનને આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે:
Iz = ql vz (3)
જ્યાં ql (coulomb/meter) એ એકમ લંબાઈ દીઠ ચાર્જ છે.
અમે મુખ્યત્વે પાતળા વાયરથી ચિંતિત છીએ, અને તારણો ઉપરોક્ત ત્રણ કેસોને લાગુ પડે છે.જો વર્તમાન સમય-ભિન્ન હોય, તો સમયના સંદર્ભમાં સૂત્ર (3) નું વ્યુત્પન્ન નીચે મુજબ છે:
(4)
az એ ચાર્જ પ્રવેગક છે.જો વાયરની લંબાઈ l હોય, તો (4) નીચે પ્રમાણે લખી શકાય:
(5)
સમીકરણ (5) એ વર્તમાન અને ચાર્જ વચ્ચેનો મૂળભૂત સંબંધ છે, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનો મૂળભૂત સંબંધ પણ છે.સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, રેડિયેશન ઉત્પન્ન કરવા માટે, ચાર્જનો સમય-ભિન્ન પ્રવાહ અથવા પ્રવેગક (અથવા મંદી) હોવો જોઈએ.અમે સામાન્ય રીતે સમય-હાર્મોનિક એપ્લિકેશનમાં વર્તમાનનો ઉલ્લેખ કરીએ છીએ, અને ચાર્જનો ઉલ્લેખ મોટાભાગે ક્ષણિક કાર્યક્રમોમાં થાય છે.ચાર્જ પ્રવેગક (અથવા મંદી) ઉત્પન્ન કરવા માટે, વાયરને વળેલું, ફોલ્ડ અને અવ્યવસ્થિત હોવું જોઈએ.જ્યારે ચાર્જ સમય-હાર્મોનિક ગતિમાં ઓસીલેટ થાય છે, ત્યારે તે સામયિક ચાર્જ પ્રવેગક (અથવા મંદી) અથવા સમય-વિવિધ પ્રવાહ પણ ઉત્પન્ન કરશે.તેથી:
1) જો ચાર્જ ખસેડતો નથી, તો ત્યાં કોઈ વર્તમાન અને કોઈ રેડિયેશન નહીં હોય.
2) જો ચાર્જ સતત ગતિએ આગળ વધે છે:
aજો વાયર સીધી અને અનંત લંબાઈમાં હોય, તો ત્યાં કોઈ રેડિયેશન નથી.
bજો આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે વાયર વળેલું, ફોલ્ડ અથવા બંધ હોય, તો ત્યાં રેડિયેશન છે.
3) જો ચાર્જ સમય સાથે ઓસીલેટ થાય છે, તો વાયર સીધો હોવા છતાં પણ ચાર્જ રેડિયેટ થશે.
આકૃતિ 2
આકૃતિ 2(d) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, રેડિયેશન મિકેનિઝમની ગુણાત્મક સમજ ખુલ્લા વાયર સાથે જોડાયેલા સ્પંદિત સ્ત્રોતને જોઈને મેળવી શકાય છે જેને તેના ખુલ્લા છેડે લોડ દ્વારા ગ્રાઉન્ડ કરી શકાય છે.જ્યારે વાયરને શરૂઆતમાં શક્તિ આપવામાં આવે છે, ત્યારે વાયરમાંના ચાર્જ (ફ્રી ઇલેક્ટ્રોન) સ્ત્રોત દ્વારા પેદા થતી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇન દ્વારા ગતિમાં સેટ થાય છે.વાયરના સ્ત્રોત છેડે ચાર્જીસને વેગ આપવામાં આવે છે અને જ્યારે તેના છેડે પ્રતિબિંબિત થાય છે ત્યારે ધીમો પડી જાય છે (મૂળ ગતિની તુલનામાં નકારાત્મક પ્રવેગ), તેના છેડે અને બાકીના વાયર સાથે કિરણોત્સર્ગ ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે.ચાર્જનું પ્રવેગક બળના બાહ્ય સ્ત્રોત દ્વારા પરિપૂર્ણ થાય છે જે ચાર્જને ગતિમાં સેટ કરે છે અને સંબંધિત રેડિયેશન ફિલ્ડનું ઉત્પાદન કરે છે.પ્રેરિત ક્ષેત્ર સાથે સંકળાયેલા આંતરિક દળો દ્વારા વાયરના છેડા પરના ચાર્જનું મંદી પરિપૂર્ણ થાય છે, જે વાયરના છેડા પર કેન્દ્રિત ચાર્જના સંચયને કારણે થાય છે.આંતરિક દળો ચાર્જના સંચયમાંથી ઊર્જા મેળવે છે કારણ કે તેનો વેગ વાયરના છેડે શૂન્ય થઈ જાય છે.તેથી, વિદ્યુત ક્ષેત્રના ઉત્તેજનાને કારણે ચાર્જનું પ્રવેગ અને વાયર અવબાધના સરળ વળાંકને કારણે ચાર્જમાં ઘટાડો એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના નિર્માણ માટેની પદ્ધતિઓ છે.મેક્સવેલના સમીકરણોમાં વર્તમાન ઘનતા (Jc) અને ચાર્જ ઘનતા (qv) બંને સ્ત્રોત શબ્દો હોવા છતાં, ચાર્જને વધુ મૂળભૂત જથ્થા તરીકે ગણવામાં આવે છે, ખાસ કરીને ક્ષણિક ક્ષેત્રો માટે.જો કે રેડિયેશનની આ સમજૂતીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ક્ષણિક અવસ્થાઓ માટે થાય છે, તેનો ઉપયોગ સ્થિર-અવસ્થાના કિરણોત્સર્ગને સમજાવવા માટે પણ થઈ શકે છે.
કેટલાક ઉત્તમ ભલામણએન્ટેના ઉત્પાદનોદ્વારા ઉત્પાદિતRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4 (0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. બે-વાયર રેડિયેશન
આકૃતિ 3(a) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એન્ટેના સાથે જોડાયેલ બે-કન્ડક્ટર ટ્રાન્સમિશન લાઇન સાથે વોલ્ટેજ સ્ત્રોતને કનેક્ટ કરો.બે-વાયર લાઇન પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવાથી કંડક્ટર વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે.વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ દરેક વાહક સાથે જોડાયેલા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન (સરળતાથી અણુઓથી અલગ) પર કાર્ય કરે છે અને તેમને ખસેડવા દબાણ કરે છે.ચાર્જની હિલચાલ વર્તમાન પેદા કરે છે, જે બદલામાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે.
આકૃતિ 3
અમે સ્વીકાર્યું છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્રની રેખાઓ હકારાત્મક ચાર્જથી શરૂ થાય છે અને નકારાત્મક શુલ્ક સાથે સમાપ્ત થાય છે.અલબત્ત, તેઓ હકારાત્મક શુલ્કથી પણ શરૂ થઈ શકે છે અને અનંત પર સમાપ્ત થઈ શકે છે;અથવા અનંતથી શરૂ કરો અને નકારાત્મક શુલ્ક સાથે અંત કરો;અથવા બંધ લૂપ્સ બનાવે છે જે કોઈપણ શુલ્ક સાથે શરૂ અથવા સમાપ્ત થતા નથી.ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ હંમેશા વર્તમાન-વહન વાહકની આસપાસ બંધ લૂપ બનાવે છે કારણ કે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં કોઈ ચુંબકીય શુલ્ક નથી.કેટલાક ગાણિતિક સૂત્રોમાં, સમકક્ષ ચુંબકીય ચાર્જ અને ચુંબકીય પ્રવાહો શક્તિ અને ચુંબકીય સ્ત્રોતો સાથે સંકળાયેલા ઉકેલો વચ્ચેની દ્વૈતતા દર્શાવવા માટે રજૂ કરવામાં આવે છે.
બે વાહક વચ્ચે દોરવામાં આવેલી વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ ચાર્જનું વિતરણ બતાવવામાં મદદ કરે છે.જો આપણે ધારીએ કે વોલ્ટેજનો સ્ત્રોત સાઇનસૉઇડલ છે, તો અમે અપેક્ષા રાખીએ છીએ કે વાહક વચ્ચેનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર પણ સ્ત્રોતની સમાન અવધિ સાથે સાઇનસૉઇડલ હશે.વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિની સંબંધિત તીવ્રતા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની રેખાઓની ઘનતા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, અને તીર સંબંધિત દિશા (સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક) દર્શાવે છે.આકૃતિ 3(a) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, વાહક વચ્ચેના સમય-વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની પેઢી એક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ બનાવે છે જે ટ્રાન્સમિશન લાઇન સાથે ફેલાય છે.ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ચાર્જ અને અનુરૂપ વર્તમાન સાથે એન્ટેનામાં પ્રવેશ કરે છે.જો આપણે આકૃતિ 3(b) માં બતાવ્યા પ્રમાણે એન્ટેના સ્ટ્રક્ચરનો ભાગ કાઢી નાખીએ, તો ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇનના ખુલ્લા છેડાઓને "જોડાવી" (ડોટેડ લાઇન્સ દ્વારા દર્શાવવામાં આવેલ) ફ્રી-સ્પેસ વેવ રચી શકાય છે.ફ્રી-સ્પેસ તરંગ પણ સામયિક છે, પરંતુ સ્થિર-તબક્કો બિંદુ P0 પ્રકાશની ઝડપે બહારની તરફ ખસે છે અને અડધા સમયગાળામાં λ/2 (P1 થી) નું અંતર પ્રવાસ કરે છે.એન્ટેનાની નજીક, સ્થિર-તબક્કો બિંદુ P0 પ્રકાશની ગતિ કરતાં વધુ ઝડપથી આગળ વધે છે અને એન્ટેનાથી દૂરના બિંદુઓ પર પ્રકાશની ગતિ સુધી પહોંચે છે.આકૃતિ 4 t = 0, t/8, t/4, અને 3T/8 પર λ∕2 એન્ટેનાનું ફ્રી-સ્પેસ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું વિતરણ દર્શાવે છે.
આકૃતિ 4 t = 0, t/8, t/4 અને 3T/8 પર λ∕2 એન્ટેનાનું ફ્રી સ્પેસ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વિતરણ
તે જાણી શકાયું નથી કે માર્ગદર્શિત તરંગો એન્ટેનાથી કેવી રીતે અલગ થાય છે અને આખરે ખાલી જગ્યામાં પ્રચાર કરવા માટે રચાય છે.અમે માર્ગદર્શિત અને મુક્ત અવકાશના તરંગોને પાણીના તરંગો સાથે સરખાવી શકીએ છીએ, જે પાણીના શાંત શરીરમાં અથવા અન્ય રીતે પડેલા પથ્થરને કારણે થઈ શકે છે.એકવાર પાણીમાં વિક્ષેપ શરૂ થાય છે, પાણીના તરંગો ઉત્પન્ન થાય છે અને બહારની તરફ પ્રચાર કરવાનું શરૂ કરે છે.વિક્ષેપ અટકે તો પણ તરંગો અટકતા નથી પણ આગળ પ્રચાર કરતા રહે છે.જો વિક્ષેપ ચાલુ રહે છે, તો નવા તરંગો સતત ઉત્પન્ન થાય છે, અને આ તરંગોનો પ્રસાર અન્ય તરંગોથી પાછળ રહે છે.
વિદ્યુત વિક્ષેપ દ્વારા પેદા થતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો માટે પણ આ જ સાચું છે.જો સ્ત્રોતમાંથી પ્રારંભિક વિદ્યુત વિક્ષેપ ટૂંકા ગાળાની હોય, તો ઉત્પન્ન થયેલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ટ્રાન્સમિશન લાઇનની અંદર પ્રચાર કરે છે, પછી એન્ટેનામાં પ્રવેશ કરે છે, અને અંતે મુક્ત અવકાશ તરંગો તરીકે પ્રસારિત થાય છે, તેમ છતાં ઉત્તેજના હવે હાજર ન હોય (જેમ કે પાણીના તરંગોની જેમ. અને તેઓએ બનાવેલ ખલેલ).જો વિદ્યુત વિક્ષેપ સતત હોય, તો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો સતત અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને પ્રચાર દરમિયાન તેમની પાછળ નજીકથી અનુસરે છે, જેમ કે આકૃતિ 5 માં બતાવેલ બાયકોનિકલ એન્ટેનામાં બતાવેલ છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ટ્રાન્સમિશન લાઇન અને એન્ટેનાની અંદર હોય છે, ત્યારે તેમનું અસ્તિત્વ ઇલેક્ટ્રિકના અસ્તિત્વ સાથે સંબંધિત છે. કંડક્ટરની અંદર ચાર્જ કરો.જો કે, જ્યારે તરંગો વિકિરણ થાય છે, ત્યારે તેઓ બંધ લૂપ બનાવે છે અને તેમના અસ્તિત્વને જાળવી રાખવા માટે કોઈ ચાર્જ નથી.આ અમને નિષ્કર્ષ તરફ દોરી જાય છે કે:
ક્ષેત્રના ઉત્તેજના માટે ચાર્જના પ્રવેગક અને મંદીની જરૂર છે, પરંતુ ક્ષેત્રની જાળવણી માટે ચાર્જના પ્રવેગ અને મંદીની જરૂર નથી.
આકૃતિ 5
3. દ્વિધ્રુવ રેડિયેશન
અમે મિકેનિઝમ સમજાવવાનો પ્રયાસ કરીએ છીએ જેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇન્સ એન્ટેનાથી દૂર થઈને ફ્રી-સ્પેસ તરંગો બનાવે છે, અને દ્વિધ્રુવ એન્ટેનાને ઉદાહરણ તરીકે લઈએ છીએ.જો કે તે એક સરળ સમજૂતી છે, તે લોકોને સાહજિક રીતે ફ્રી-સ્પેસ તરંગોની પેઢી જોવા માટે સક્ષમ બનાવે છે.આકૃતિ 6(a) ચક્રના પ્રથમ ક્વાર્ટરમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની રેખાઓ λ∕4 દ્વારા બહારની તરફ જાય છે ત્યારે દ્વિધ્રુવના બે હાથો વચ્ચે ઉત્પન્ન થતી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર રેખાઓ દર્શાવે છે.આ ઉદાહરણ માટે, ચાલો ધારીએ કે બનેલી વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓની સંખ્યા 3 છે. ચક્રના આગલા ક્વાર્ટરમાં, મૂળ ત્રણ વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ બીજી λ∕4 (પ્રારંભિક બિંદુથી કુલ λ∕2) ખસે છે. અને કંડક્ટર પર ચાર્જ ઘનતા ઘટવા લાગે છે.તે વિરોધી શુલ્કની રજૂઆત દ્વારા રચાયેલ ગણી શકાય, જે ચક્રના પ્રથમ અર્ધના અંતે કંડક્ટર પરના શુલ્કને રદ કરે છે.વિપરિત ચાર્જ દ્વારા પેદા થતી વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ 3 છે અને λ∕4 નું અંતર ખસેડે છે, જે આકૃતિ 6(b) માં ડોટેડ રેખાઓ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
અંતિમ પરિણામ એ છે કે પ્રથમ λ∕4 અંતરમાં ત્રણ ડાઉનવર્ડ વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ છે અને બીજા λ∕4 અંતરમાં સમાન સંખ્યામાં ઉપરની વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ છે.એન્ટેના પર કોઈ ચોખ્ખો ચાર્જ ન હોવાથી, ઇલેક્ટ્રિક ફીલ્ડ લાઇનને કંડક્ટરથી અલગ કરવાની ફરજ પાડવામાં આવે છે અને બંધ લૂપ બનાવવા માટે એકસાથે ભેગા થાય છે.આ આકૃતિ 6(c) માં બતાવેલ છે.બીજા ભાગમાં, સમાન ભૌતિક પ્રક્રિયાને અનુસરવામાં આવે છે, પરંતુ નોંધ લો કે દિશા વિરુદ્ધ છે.તે પછી, પ્રક્રિયા પુનરાવર્તિત થાય છે અને અનિશ્ચિત સમય માટે ચાલુ રહે છે, આકૃતિ 4 જેવું જ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વિતરણ બનાવે છે.
આકૃતિ 6
એન્ટેના વિશે વધુ જાણવા માટે, કૃપા કરીને મુલાકાત લો:
પોસ્ટ સમય: જૂન-20-2024
