¿Por qué la antena irradia?

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Uno de los fenómenos menos entendidos en ingeniería eléctrica es la idea de que los campos eléctricos y magnéticos parecen dejar una antena de transmisión de radio para formar lo que conocemos como ondas de radio.

Para una corriente que varía en el tiempo, podemos escribir dI / dt = ql dv / dt = ql a ,

, donde a es aceleración. Esta relación básica significa que para crear radiación, debe haber una corriente variable en el tiempo o una aceleración / desaceleración de la carga . Hay tres campos asociados con la antena. El campo estático, el campo cercano (reactivo o almacenado) y el campo lejano (la porción radiada) como resultado de la aceleración y desaceleración de las cargas.

El campo cercano (almacenado) se puede establecer de la siguiente manera:
Si hay una corriente alterna en un conductor, se creará un campo magnético alterno alrededor del cable. El campo magnético alterno debido a la corriente en el cable creará un campo eléctrico alterno en el espacio más alejado del conductor. Se realizó la primera transición de los campos de conducción a los campos cercanos.

Ahora, llevándolo más lejos, el campo eléctrico alterno creará un campo magnético (debido a la corriente de desplazamiento correspondiente en el espacio) más alejado del conductor.

El campo magnético alterno creará otro campo eléctrico alterno. Este proceso, que continúa lejos del conductor, se llama propagación de ondas electromagnéticas. ¿Por qué los campos en cuadratura están cerca de una antena eléctricamente pequeña y en fase lejos?

Has oído hablar del flujo de Poynting (EXH), que es la medida del flujo de energía alrededor de la antena hipotéticamente pequeña. Si los campos eléctricos y magnéticos están en cuadratura de fase, entonces la mitad del tiempo los campos tienen el mismo signo y la mitad del tiempo los campos tienen signos opuestos. Así la mitad del tiempo el Poyn. Vec. es positivo (flujo hacia afuera) y la mitad del tiempo es negativo (flujo hacia adentro). Este es el poder imaginario o el poder reactivo en el campo cercano.

En el otro caso, tanto el campo eléctrico como el campo magnético están en fase, por lo que cuando uno es positivo, el otro también es positivo y en ambos casos es un Poyn positivo. Flujo, lo que significa que hay un flujo de energía hacia afuera. Este es el lejano archivado. Por lo tanto, hay una transición suave del campo cercano al campo lejano cuando una antena irradia.

Estos conceptos tienen su equivalencia matemática a través de las ecuaciones de Maxwell. Si observamos el campo E (theta) a una distancia r, entonces podemos ver un término de radiación y un término de inducción. El término de inducción (reactivo) desaparece más lejos de la antena y la fase pasa suavemente de una cuadratura a una fase. Así es como se produce la radiación.

(juntos para facilitar la comprensión, de varios sitios web de autores desconocidos)

Las ondas electromagnéticas se irradian cada vez que se aceleran las cargas eléctricas (es decir, cambian la velocidad).

No es suficiente que las cargas se muevan a una velocidad constante (como en una corriente continua de CC), la velocidad a la que se mueven las cargas debe estar cambiando (como en una corriente alterna, donde la corriente alterna continuamente entre una dirección y la otra )

Una corriente constante (inmutable) creará un campo magnético a su alrededor, pero eso es todo, no se irradiará energía de la corriente: sin embargo, una corriente que varía constantemente (como una corriente alterna) establecerá las condiciones necesarias para una onda de electro -la energía magnética para salir de la vecindad de la corriente y alejarse de ella a la “velocidad de la luz”.

Porque esa es la única opción. No puede devolver la energía porque la impedancia de la antena coincide con su línea de transmisión de alimentación. O VSWR es bajo. Entonces tiene que absorber la energía. Pero no hay una resistencia real para disipar eso. Entonces, la estructura de la antena crea un campo electromagnético cambiante que se acopla al espacio libre. Este campo em está contenido en el cable coaxial debido a la condición límite del plano de tierra que rodea al conductor que lleva la corriente. Entonces, la antena iguala la impedancia del cable coaxial de 50 ohmios con la impedancia de espacio libre de 373 ohmios conectando los dos por radiación ……

¿Por qué la luz de tu vela irradia luz? ¿Por qué el sol irradia luz? ¿Por qué su bombilla irradia luz? Hay varias antenas que irradian energía. Sin embargo, para obtener la respuesta, deberá estudiar la tecnología de RF con enfoque en las antenas en la universidad.

En un nivel muy básico, nadie lo sabe realmente. Todas las antenas tienen una “resistencia a la radiación” intrínseca, pero es imposible de explicar. Una teoría realmente extraña de Fenyman y Wheeler postuló un conjunto de ondas avanzadas y retardadas, en realidad retrocediendo en el tiempo desde el absorbente hasta la antena. Cosas realmente lejanas, pero muchas de las ecuaciones funcionaron muy bien.

A todos los efectos prácticos, podemos aceptar que las antenas irradian de acuerdo con dos principios relativamente simples y se pueden modelar sin entrar en lo desconocido.