Το 1873, ο Βρετανός μαθηματικός Maxwell συνόψισε την εξίσωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου - εξίσωση Maxwell.Η εξίσωση δείχνει ότι: το ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να παράγει ηλεκτρικό πεδίο, το ρεύμα μπορεί να παράγει μαγνητικό πεδίο και το μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο μπορεί επίσης να παράγει μαγνητικό πεδίο και το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο μπορεί να παράγει ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο προβλέπει την ύπαρξη ηλεκτρομαγνητικού κύματος.
Δεκατέσσερα χρόνια αργότερα, το 1887, ο Γερμανός φυσικός Heinrich Hertz σχεδίασε την πρώτη κεραία για να δοκιμάσει την ύπαρξη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.Η ασύρματη επικοινωνία ξεκίνησε το 1901 όταν ο Ιταλός φυσικός Gulimo Marconi χρησιμοποίησε μια μεγάλη κεραία για να επικοινωνήσει πάνω από τους ωκεανούς.
Η βασική λειτουργία της κεραίας: Χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ενέργειας ρεύματος υψηλής συχνότητας (ή κατευθυνόμενου κύματος) σε ραδιοκύμα και τη μετάδοση της στο διάστημα σύμφωνα με προκαθορισμένη κατανομή.Όταν χρησιμοποιείται για λήψη, μετατρέπει την ενέργεια ραδιοκυμάτων από το διάστημα σε ενέργεια ρεύματος υψηλής συχνότητας (ή κατευθυνόμενου κύματος).
Ως εκ τούτου, η κεραία μπορεί να θεωρηθεί ως συσκευή μετατροπής κατευθυνόμενων κυμάτων και ακτινοβολίας, είναι μια συσκευή μετατροπής ενέργειας.
Κέρδος κεραίας
Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό μιας κεραίας, ανεξάρτητα από το αν χρησιμοποιείται για εκπομπή ή λήψη, είναι το κέρδος κεραίας.
Ορισμένες πηγές κεραίας εκπέμπουν ενέργεια εξίσου προς όλες τις κατευθύνσεις και αυτός ο τύπος ακτινοβολίας ονομάζεται ισοτροπική ακτινοβολία.Είναι σαν ο ήλιος να εκπέμπει ενέργεια προς όλες τις κατευθύνσεις.Σε μια σταθερή απόσταση, η ηλιακή ενέργεια που μετράται σε οποιαδήποτε γωνία θα είναι περίπου η ίδια.Ως εκ τούτου, ο ήλιος θεωρείται ισότροπο θερμαντικό σώμα.
Όλες οι άλλες κεραίες έχουν το αντίθετο κέρδος από ένα ισοτροπικό ψυγείο.Ορισμένες κεραίες είναι κατευθυντικές, δηλαδή, μεταδίδεται περισσότερη ενέργεια σε ορισμένες κατευθύνσεις από ό,τι σε άλλες.Η αναλογία μεταξύ της ενέργειας που διαδίδεται σε αυτές τις κατευθύνσεις και της ενέργειας που η κεραία δεν διαδίδεται κατευθυντικά ονομάζεται κέρδος.Όταν μια κεραία εκπομπής με συγκεκριμένο κέρδος χρησιμοποιείται ως κεραία λήψης, θα έχει επίσης την ίδια απολαβή λήψης.
Μοτίβο κεραίας
Οι περισσότερες κεραίες εκπέμπουν περισσότερη ακτινοβολία προς τη μία κατεύθυνση από ό,τι στην άλλη, και η ακτινοβολία σαν αυτή ονομάζεται ανισότροπη ακτινοβολία.
Η κατευθυντικότητα της κεραίας αναφέρεται στη σχέση μεταξύ της σχετικής τιμής του πεδίου ακτινοβολίας της κεραίας και της χωρικής κατεύθυνσης υπό την προϋπόθεση της ίδιας απόστασης στην μακρινή περιοχή.Η ισχύς του μακρινού πεδίου της κεραίας μπορεί να εκφραστεί ως
Όπου, είναι η συνάρτηση κατεύθυνσης, ανεξάρτητη από την απόσταση και το ρεύμα της κεραίας;Είναι η γωνία αζιμουθίου και η γωνία βήματος αντίστοιχα.Είναι ο αριθμός κύματος και είναι το μήκος κύματος.
Η συνάρτηση κατεύθυνσης αναπαρίσταται γραφικά ως το κατευθυντικό γράφημα της κεραίας.Προκειμένου να διευκολυνθεί το σχέδιο του επιπέδου, το γενικό σχέδιο των δύο ορθογώνιων κατευθύνσεων του κύριου επιπέδου.
Το σχέδιο κεραίας είναι μια γραφική αναπαράσταση της χωρικής κατανομής της ενέργειας που εκπέμπεται από την κεραία.Ανάλογα με την εφαρμογή, οι κεραίες πρέπει να λαμβάνουν σήματα μόνο προς μία κατεύθυνση και όχι προς άλλες (π.χ. κεραίες τηλεόρασης, κεραίες ραντάρ), από την άλλη πλευρά, οι κεραίες αυτοκινήτων θα πρέπει να μπορούν να λαμβάνουν σήματα από όλες τις πιθανές κατευθύνσεις πομπού.
Η επιθυμητή κατευθυντικότητα επιτυγχάνεται μέσω της στοχευμένης μηχανικής και ηλεκτρικής δομής της κεραίας.Η κατευθυντικότητα υποδεικνύει το αποτέλεσμα λήψης ή εκπομπής μιας κεραίας σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο διαφορετικοί τύποι γραφικών για τη σχεδίαση των προσανατολισμών της κεραίας – καρτεσιανές και πολικές συντεταγμένες.Σε ένα πολικό γράφημα, το σημείο προβάλλεται στο επίπεδο συντεταγμένων κατά μήκος του άξονα περιστροφής (ακτίνα) και μετράται το πολικό γράφημα της ακτινοβολίας.Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Εάν η μέγιστη τιμή του γραφήματος χωρικού προσανατολισμού είναι ίση με 1, το γράφημα προσανατολισμού ονομάζεται γράφημα κανονικοποιημένου προσανατολισμού και η αντίστοιχη συνάρτηση προσανατολισμού ονομάζεται συνάρτηση κανονικοποιημένου προσανατολισμού.Το Emax είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου προς την κατεύθυνση της μέγιστης ακτινοβολίας, ενώ η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου προς την κατεύθυνση της ίδιας απόστασης.
Το διάγραμμα κατεύθυνσης της σχέσης μεταξύ της πυκνότητας ισχύος και της κατεύθυνσης της ακτινοβολίας ονομάζεται διάγραμμα κατεύθυνσης ισχύος.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-14-2023
