รังสีจากเสาอากาศมีลักษณะอย่างไร

เพิ่งออกจากความอยากรู้อยากเห็นฉันค้นหาสำหรับเสาอากาศบน Google Images และสิ่งที่มักจะแสดงให้เห็นว่าเป็นสิ่งที่ต้องการนี้ ดังนั้นฉันจึงคิดว่าเสาอากาศแผ่เป็นวงกลมและเท่ากัน แต่เมื่อฉันอ่านรายละเอียดของเสาอากาศและเข้าใจคำศัพท์เช่นDBIและโพลาไรเซชันฉันก็สับสนมากขึ้น ดังนั้นคำถามของฉันคือสัญญาณที่เปล่งออกมาจากเสาอากาศมีลักษณะอย่างไร

ปรับปรุง

ตัวอย่างเช่นเราจะวาดโพลาไรซ์เชิงเส้นนี้ภายในสิ่งนี้ได้อย่างไร

ภาพนี้:

เป็นเพียงภาพวาดไม่มีความหมาย ไม่ได้แสดงถึงรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ แต่อย่างใด!

โดยทั่วไปเสาอากาศทั้งหมดจะแผ่ (และรับ) คลื่น EM ในทุกทิศทาง อย่างไรก็ตามขึ้นอยู่กับการออกแบบมันอาจไม่แผ่และรับในทิศทางที่ดีมาก แต่มันอาจทำในทิศทางที่แตกต่างกันเป็นอย่างดี นี่คือส่วนสีแดงในรูปแบบการฉายรังสีด้านล่าง

รูปแบบการแผ่รังสีเสาอากาศจริงมีลักษณะเช่นนี้:

สำหรับหม้อน้ำ isotropic ในกรณีนี้

หรืออันนี้สำหรับเสาอากาศจาน:

มีรูปแบบการแผ่รังสีมากพอ ๆ กับชนิดของเสาอากาศ

นักออกแบบเสาอากาศโดยทั่วไปใช้เครื่องจำลอง EM เช่นCSTเพื่อคำนวณ / จำลองรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศของโครงสร้างเสาอากาศที่แน่นอน

เราจะวาดโพลาไรซ์เชิงเส้นนี้ในรูปแบบรังสีได้อย่างไร

รูปแบบการแผ่รังสีเหล่านี้ไม่ได้แสดงการโพลาไรซ์ เนื่องจากโพลาไรเซชันมักจะอยู่ในทิศทางของความยาวของเสาอากาศมันจึงขึ้นอยู่กับวิธีที่คุณวางเสาอากาศ แน่นอนว่ารูปแบบการแผ่รังสีนั้นเปลี่ยนแปลงไปตามตำแหน่งนั้นด้วย

มันขึ้นอยู่กับชนิดของเสาอากาศ Google อาจตอบคำถามนี้ด้วยรูปภาพได้ดีกว่าที่ฉันจะ ( Google "รูปแบบการแผ่รังสีเสาอากาศ" )

คุณจะเห็นความแตกต่างในรูปของรังสีส่วนใหญ่ 2 ชนิดของเสาอากาศ:

ทิศทาง:พวกมันแผ่พลังงานส่วนใหญ่ไปในทิศทางเดียว (ด้านหน้า) บางส่วนในทิศทางตรงกันข้าม (ด้านหลัง) และส่วนเล็ก ๆ ของสัญญาณจะกระจายไปรอบ ๆ เสาอากาศ แต่มีความแข็งแรงน้อยกว่ามาก สิ่งที่ต้องการ:

^{ที่มา: Wikipedia}

รอบทิศทาง:แม้ว่าเสาอากาศรอบทิศทางที่ดีเลิศ (x, y, z) เป็นไปไม่ได้ที่จะอ้างถึงสิ่งที่อยู่รอบทิศทางใน 2 แกนมากกว่า 3 แกนมันเป็นรูปแบบการแผ่รังสีที่อธิบายว่าเป็นชนิดของโดนัท ไม่สามารถโพสต์ลิงก์เพิ่มเติมได้ แต่คุณจะเห็นว่าคุณเป็น Google

นี่คือรายการที่สมบูรณ์ของประเภทเสาอากาศเกือบทั้งหมดหากคุณสนใจ: www.antenna-theory.com/m/antennas/main.php

แก้ไข: สำหรับความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับขั้วของสัญญาณเสาอากาศฉันเดาว่าข้อสงสัยของคุณนั้นเกี่ยวข้องกับการที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านอากาศมากกว่ารูปแบบที่พวกมันทำ

ไดอะแกรมที่โพสต์โดย@FakeMoustacheแสดงความหนาแน่นของคลื่นในอวกาศคลื่น EM นี้มีขั้วที่กำหนดโดยชนิดของเสาอากาศที่เราใช้ ในที่สุดขั้วก็หมายความว่าในขณะที่การเคลื่อนที่ของพัลส์นั้นคือ X หรือ Y (โพลาไรเซชันแนวตั้งหรือแนวนอน) ซึ่งถูกกำหนดโดยฟิลด์ E ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง

คุณกำลังถามเกี่ยวกับรูปร่างของคลื่น EM หรือไม่? ดูเหมือนว่า

คำตอบอื่น ๆ ไม่แสดงสิ่งนี้ แต่พวกเขาแสดงกราฟของวัตต์เมื่อเทียบกับทิศทาง ("รูปแบบการแผ่รังสี") หรือกราฟของแรงดันไฟฟ้าเมื่อเทียบกับระยะทาง (แรงดันไฟฟ้าไซน์เวฟ) แต่ "วัตต์ / ซม. ^ 2" ไม่ใช่ทิศทางในอวกาศและกราฟของรังสี รูปแบบไม่แสดงรูปร่างของคลื่น และแรงดันไฟฟ้าไม่ใช่ทิศทางดังนั้น "กราฟโพลาไรเซชัน" จึงไม่สามารถอธิบายคลื่นตามขวางได้ มันแสดงให้เห็นถึงความเข้มของสนามตามเส้นตรงที่แคบ

ตัวอย่างเช่นเราจะวาดโพลาไรซ์เชิงเส้นนี้ภายในสิ่งนี้ได้อย่างไร

ไม่แสดงคลื่น EM จริง ประการที่สองคือกราฟของกำลังไฟฟ้าไม่ใช่รูปร่าง EM สิ่งแรกคือกราฟของแรงดันไฟฟ้าและศักย์แม่เหล็กไม่ใช่ทิศทางตามขวาง

คลื่น EM ที่เกิดขึ้นจริงจากเสาอากาศเป็นคลื่นทรงกลม ระดับพลังงานไม่ได้เปลี่ยนแปลงรูปร่างของคลื่น คลื่นทรงกลมไม่มีกระดิกรูปไซน์ เมื่อปล่อยออกมาจากหอคอยพวกมันกระจายออกจากฐานของหอคอย (จากการเชื่อมต่อภาคพื้นดิน) ไม่ใช่จากปลายดังที่แสดงในภาพวาดวัฒนธรรมป๊อปของเสาวิทยุ คลื่นที่รุนแรงที่สุดเดินทางในแนวนอน ความเข้มในแนวตั้งคือศูนย์

นี่คือแอนิเมชั่นบทเรียนเปิด MIT ของ e-field linesและคลื่น EM ที่มาจากเสาอากาศไดโพลเล็ก ๆ ตรงกลาง คลื่น EM นั้นอยู่ในรูปของทรงกลมศูนย์กลางที่ขยายตัว โปรดทราบว่าในแนวตั้งความเข้มของคลื่นจะเป็นศูนย์ในขณะที่ในแนวนอนจะมีค่าสูงสุด ในวิดีโอนี้สำหรับเสาอากาศแบบหอคอยแทนที่จะเป็นไดโพลเราจะวาดเส้นแนวนอนเพื่อแสดงพื้นผิวดินจากนั้นลบคลื่นภายในโลก

ภาพเคลื่อนไหวด้านบนแสดงเฉพาะส่วน e-field ของ EM sphere-waves องค์ประกอบของแม่เหล็กก็มีเช่นกัน: วงกลมของฟลักซ์ที่มุ่งไปที่ 90deg กับฟลักซ์ e-field เช่นนี้ด้านล่าง:

ระวังความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนสองอย่าง:

1. คลื่น EM เป็นคลื่นขวางใน Aether? Nope
   ในความเป็นจริงคลื่น EM ไม่ใช่การเคลื่อนที่ของตัวกลาง ไม่มี "สสาร" ถูกเบี่ยงเบนหรือไม่มีรูปคลื่นไซน์ในที่ว่าง เส้นฟลักซ์ของฟิลด์ EM ไม่เหมือนกับคลื่นไซน์ ใช่ถ้าเราพล็อตค่าตัวเลขของ e-field และ b-field flux เราได้คลื่นไซน์ แต่ "แรงดันไฟฟ้า" และ "แม่เหล็ก" ไม่ใช่ทิศทางดังนั้นกราฟจึงไม่แสดงถึงโพลาไรซ์:มันไม่แสดงคลื่นไซน์ในอวกาศ ในการมองเห็นรูปร่างที่แท้จริงของเส้นฟลักซ์ตามขวางและคลื่น EM แบบโพลาไรซ์ให้ดูภาพเคลื่อนไหว MIT ด้านบนโดยมีฟิลด์ที่ชี้ไปที่ 90deg ไปยังทิศทางของการเคลื่อนที่ของคลื่น และสังเกตได้ดีถึงการขาดคลื่นไซน์ในภาพเคลื่อนไหวนั้น คลื่นไซน์เกิดขึ้นในความหนาแน่นของฟลักซ์เท่านั้น (ในระยะห่างของเส้นฟลักซ์ที่ตำแหน่งต่างกัน) แต่ไม่เป็นรูปโค้งไซน์ในพื้นที่ว่าง

2. คลื่น EM แผ่ออกจากปลายเสาส่งสัญญาณโทรทัศน์หรือไม่ ไม่ถูกต้อง.
   ภาพวาดวัฒนธรรมป๊อปจำนวนมากของเสาวิทยุกระจายเสียงแสดงคลื่นวิทยุที่มาจากปลายหอคอย ไม่ไม่เกิดขึ้น คลื่นมาจากฐานจริง เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ฉันจำได้ว่าการต่อสู้ระหว่าง Marconi และ Tesla โดย Tesla ยืนยันว่าการออกอากาศทางวิทยุมาจากฐานหอคอยและเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าในพื้นดิน เทสลาแพ้การต่อสู้แม้ว่าเขาจะถูกต้องเกี่ยวกับแง่มุมต่าง ๆ ของ VLF และการแพร่กระจายคลื่นยาว มาร์โคนีเป็นผู้ชนะได้รับการเขียนประวัติศาสตร์ดังนั้นสิ่งทั้งหมดนี้เกี่ยวกับ "คลื่นจากปลายหอคอย" ที่มาจากมาร์โคนี? เป็นความพยายามที่ผิดที่จะหักล้างคำอธิบายที่ถูกต้องมากขึ้นของการแพร่กระจายคลื่น