Jak wygląda promieniowanie z anteny?

Tak z ciekawości, szukałem antena na Google Images, a co pokazuje zazwyczaj jest coś takiego jak to . Tak naprawdę pomyślałem, że antena promieniuje w kołowy i równy wzór. Ale kiedy czytałem specyfikację anteny i rozumiem terminy takie jak DBI i Polaryzacja , bardziej się zdezorientowałem. Moje pytanie brzmi: jak naprawdę wygląda sygnał promieniujący z anteny?

Aktualizacja

Na przykład, w jaki sposób możemy wyciągnąć tę liniową polaryzację wewnątrz tego ?

To zdjęcie:

To tylko rysunek, nie ma znaczenia. W żaden sposób nie reprezentuje wzoru promieniowania anteny!

Zasadniczo wszystkie anteny emitują (i odbierają) fale elektromagnetyczne we wszystkich kierunkach. Jednak w zależności od projektu może nie promieniować i odbierać bardzo dobrze w jakimś kierunku, ale może to robić bardzo dobrze w innym kierunku. Są to czerwone części na wzorcach promieniowania poniżej.

Rzeczywiste wzorce promieniowania anteny wyglądają tak:

Dla grzejnika izotropowego w tym przypadku.

Lub ten do anteny satelitarnej:

Istnieje tyle wzorów promieniowania, ile jest rodzajów anten.

Projektanci anten zwykle używają symulatora EM, na przykład CST , do obliczania / symulacji wzoru promieniowania anteny dla określonej struktury anteny.

Jak narysować tę polaryzację liniową we wzorze promieniowania?

Te wzorce promieniowania nie pokazują polaryzacji. Ponieważ polaryzacja jest zwykle w kierunku długości anteny, zależy to również od sposobu umieszczenia anteny. Oczywiście wzorzec promieniowania zmienia się również w tym miejscu.

To zależy od rodzaju anteny. Google prawdopodobnie odpowie na to lepiej zdjęciami niż ja ( Google „wzór promieniowania anteny” ).

W kształcie promieniowania wyróżnisz głównie 2 rodzaje anten:

Kierunkowe: promieniują większość swojej energii w jednym kierunku (przód), część w przeciwnym kierunku (tył), a niewielka część Sygnału jest rozproszona wokół anteny, ale w znacznie mniejszej sile. Coś jak:

^{Źródło: Wikipedia}

Dookólna: Chociaż idealnie anteny dookólnej (x, y, z) anteny nie można nazywać tymi, które są dookólne w 2 osiach zamiast 3. Jej charakterystyka promieniowania jest opisana jako rodzaj pączka. Nie możesz opublikować więcej linków, ale zobaczysz je, jeśli Google

Oto dość kompletna lista większości rodzajów anten, jeśli jesteś zainteresowany: www.antenna-theory.com/m/antennas/main.php

EDYCJA: Jeśli chodzi o twoje komentarze na temat polaryzacji sygnału anteny, domyślam się, że twoje wątpliwości są bardziej związane z tym, w jaki sposób fale przemieszczają się w powietrzu bardziej niż z tym, co robią.

Diagramy opublikowane przez @FakeMoustache pokazują gęstość fal w przestrzeni, te fale elektromagnetyczne mają biegunowość, która jest określona przez rodzaj anteny, której używamy. Na końcu biegunowość oznacza, w którym płaszczyzna jest wędrującym impulsem, albo X, albo Y (więc polaryzacja pionowa lub pozioma), która jest określona przez pole E, jak pokazano na poniższym obrazku.

Czy pytasz o kształt fal elektromagnetycznych? Tak to wygląda.

Inne odpowiedzi tego nie pokazują. Zamiast tego pokazują wykresy mocy w zależności od kierunku („wzór promieniowania”) lub wykresy napięcia w zależności od odległości (napięcie sinusoidalne napięcia). Ale „wat / cm ^ 2” nie jest kierunkiem w przestrzeni, a także wykres promieniowania wzór nie pokazuje kształtu fal. Napięcie nie jest kierunkiem, więc „wykres polaryzacji” nie przedstawia fal poprzecznych; przedstawia jedynie natężenie pola wzdłuż wąskiej linii prostej.

Na przykład, w jaki sposób możemy wyciągnąć tę liniową polaryzację wewnątrz tego ?

Żadna z nich nie pokazuje rzeczywistych fal elektromagnetycznych. Drugi to wykres mocy wyjściowej, a nie kształtów EM. Pierwszy to wykres napięcia i potencjału magnetycznego, a nie kierunków poprzecznych.

Rzeczywiste fale elektromagnetyczne z anteny są falami kulowymi. Poziom mocy nie zmienia kształtu fal. Fale kuli nie zawierają ruchów w kształcie sinusoidy. Po wyemitowaniu z wieży rozprzestrzeniają się, zaczynając od podstawy wieży (od uziemienia), a nie od czubka, jak pokazano na popkulturowych rysunkach wież radiowych. Najbardziej intensywne fale poruszają się w poziomie. Intensywność w pionie wynosi zero.

Oto otwarta animacja kursu MIT dla linii pola elektrycznego i fal elektromagnetycznych pochodzących z małej anteny dipolowej w centrum. Fale elektromagnetyczne mają postać rozszerzających się koncentrycznych sfer. Zauważ, że w kierunku pionowym intensywność fali wynosi zero, podczas gdy w kierunku poziomym jest maksymalna. W tym filmie zamiast anteny wieżowej zamiast dipola narysujemy linię poziomą, aby pokazać powierzchnię ziemi, a następnie usuniemy fale wewnątrz ziemi.

Powyższa animacja pokazuje tylko część pola elektrycznego fal sfery elektromagnetycznej. Składnik magnetyczny też tam jest: koła strumienia zorientowane pod kątem 90 stopni do strumienia pola elektrycznego. Jak to poniżej:

Uważaj na dwa powszechne nieporozumienia:

1. Fale elektromagnetyczne są falami poprzecznymi w eterze? Nie.
   W rzeczywistości fale elektromagnetyczne nie są ruchem ośrodka. Żadna „substancja” nie jest odchylana, ani przybierająca kształtu fali sinusoidalnej w pustej przestrzeni. Linie strumienia pól EM nie przypominają fal sinusoidalnych. Tak, jeśli wykreślimy wartości liczbowe strumienia pola elektrycznego i pola b, otrzymamy fale sinusoidalne. Ale „napięcie” i „magnetyzm” nie są kierunkami, więc wykres nie przedstawia polaryzacji:nie pokazuje fali sinusoidalnej w kosmosie. Aby zwizualizować rzeczywisty kształt poprzecznych linii strumienia i spolaryzowanych fal EM, zobacz animację MIT powyżej, z polami skierowanymi na 90 stopni w kierunku ruchu fali. I zauważ dobrze całkowity brak fal sinusoidalnych w tej animacji. Fale sinusoidalne powstają tylko w gęstości strumienia (w odstępach linii strumienia w różnych miejscach), ale nie w postaci krzywych sinusoidalnych w pustej przestrzeni.

2. Fale elektromagnetyczne promieniują z czubka wieży nadawczej? Źle.
   Liczne popkulturowe rysunki wież nadawczych pokazują fale radiowe dochodzące z wierzchołka wieży. Nie, nie zdarza się. Fale faktycznie pochodzą z podstawy. Zastanawiając się nad tym, przypominam sobie bitwę między Marconi i Teslą, w której Tesla nalega, aby audycje radiowe pochodziły z podstawy wieży i obejmowały prądy elektryczne w ziemi. Tesla przegrał bitwę, chociaż miał rację co do wielu aspektów VLF i propagacji fal długofalowych. Marconi był zwycięzcą, mógł pisać historię, więc może wszystkie te rzeczy o „falach z wierzchołka wieży” pochodzą od Marconiego? Czy jako błędna próba obalenia bardziej poprawnego opisu fal propagacyjnych Tesli?