Человечество уже более столетия пользуется радиосвязью и казалось бы в этой области изучено всё. Но специалисты до сих пор не знают как работают антенны. Выглядит как абсурд, но в нашей жизни абсурд - скорее норма, чем аномалия.
Итак что знают об антеннах физики:
Антенны - (от лат. antenna - мачта, рея) - устройства, осуществляющие излучение волн, поступающих к ним либо непосредственно от передатчика, либо через антенно-фидерный тракт (антенна, работающая в режиме передачи, излучения), или устройства, осуществляющее преобразование падающего излучения и посылку его к приёмникам (антенны, работающие в режиме приёма, поглощения).
В более широком смысле антенной можно назвать любой преобразователь волнового поля в неоднородной среде (в волноводах, резонаторах и т. п.), то есть антенна принципиально не отличается от трансформатора мод, преобразующего (по возможности оптимально, то есть согласованно с окружающим пространством) поле одного типа (напр., моду, бегущую по линии передачи) в поле др. типа (напр., моду, излучённую в окружающее пространство).
Приёмные и передающие антенны по принципу действия идентичны, ибо в любых линейных системах (кроме гиротропных) коэффициент преобразования полей взаимны.
Нам с первых слов, для солидности, демонстрируют латынь, и не будь интернета получилось бы поверить. Но в латыни нет слова antenna, а слова мачта и рея звучат по другому - masta (malum) и ray. Здесь бы нужно разразиться вопросом на тему кто от кого произошел: русский (вернее праязык) от латыни или наоборот, но получится не в тему. Это к историческому разделу.
С позиции физики антенна - это такая металлическая штука, которая излучает неизвестные науке волны или преобразует те же волны в электро-движущую силу (ЭДС).
Волны называются электромагнитными (ЭМВ). Что это такое никто из физиков незнает. Просто термин. Как антенна излучает и преобразуеет - не меньшая загадка. Причем не только для физиков, но и радионженеров. Радиоинженеры уже сто лет бьются головами об антенны в стремлении понять физический принцип работы. Версий много, толку мало.
Просто современная физика не обладает необходимым для понимания сути понятийным аппаратом. Слов много, все они умные, а образов за ними нет. Мы можем посчитать, а что считаем не понимаем. Мы дажем можем нарисовать линии со стрелочками как на рисунке. Толку с них если в голове нет физической сути этих линий.
Придется привлечь на помощь сверхединичную физику. Хватит одного раздела "Электричество", хотя и раздел "Механика" не помешает.
Вначале обратимся к классике:
Излучение радиоволн антеннами.
В соответствии с взаимности принципом ,которому удовлетворяют поля в любых линейных системах и средах (кроме гиротропных), многие характеристики передающих и приёмных антенн взаимно сопоставимы. В частности, одним из следствий принципа взаимности является совпадение диаграммы, направленности (ДН) при работе антенн на передачу и на приём. Режим работы антенн на передачу (излучение) более нагляден, поэтому далее обсуждаются передающие антенны.
Поле излучения создаётся антенной благодаря возбуждённым в ней переменным токам. Это могут быть токи проводимости или поляризации, текущие по различным элементам антенн, или условные токи, вводимые в качестве эквивалентов сторонних полей E и (или) H. Любое векторное поле состоит из вихревых и потенциальных частей.
По мнению ученых, условные токи создают неведомое поле излучения в невизвестном пространстве именуемым физическим вакуумом. Сразу три неизвестных в одном утверждении. Это перебор для любого человеческого мозга, даже очень ученого.
Ладно есть прицепка к E и (или) H - электрическому и (или) магнитному полям. Впрочем что это такое мы снова не знаем. Мы эти поля можем пощупать фольгой или стальными опилками, но что они есть сами? И как они излучают? Чем? И главное что?
Теперь давайте вернемся в реальность. Слава творцам, мы уже понимаем что такое звуковые волны, или волны в воде, или в другом веществе. Всё это называется акустическими волнами.
И можно было бы пролонгировать, но у радиоволн есть электромагнитные составляющие E и H, а у звуковых волн нет. А без E и H приемная антенна работать не может. Так нам говорят физики. А если они врут?
Скрыто от случайных посетителей. Для мгновенной регистрации на сайте, отправьте один комментарий к любой статье.
Волновой резонанс.
Существует большое количество различных резонансов. Мы рассмотрим один известный и один мало понятный. В радиотехнике существуют понятия LC резонанса и волнового резонанса (ВР). В учебниках, ВР и LC на погоных емкостях и индуктивностях фактически аналоги. Но только до тех пор, пока речь не о спиральных резонаторах, в которых LC совмещается с ВР с целью резкого увеличения добротности.
То есть, LC и ВР - совершенно разные физические явления. Если мы возмем обычную штыревую антенну, то она отрабатывает оба резонанса, но частоты резонансов разные, и антенны всегда настраиваются на LC, частота которого ниже ВР.
Если же настроить антенну на ВР, на выходе не будет ЭДС, но именно ВР первичен. ВР - это механические вибрации антенны от воздействия эфирными волнами. Если мы воздействуем на антенну волнами с частотой, скажем 100 МГц, то с такой частотой и вибрирует полотно антенны. Но это не электрические колебания, а гиперзвуковые.
Если посмотреть на атомном уровне, то при ВР атомы периодически расходятся и сходятся, а при LC изменяют наклон осей вращения. Но когда атомы расходятся или сходятся, то они от этого виляют осями.
Наклон оси атома есть электрический потенциал. Разница наклонов - ЭДС. ЭДС получается максимальной, когда частота поступательных движений атомов равна частоте наклонов осей атомов. Или по другому когда ВР равен LC.
Но в антенне этого равенства нет. Чтобы получить ЭДС, антенну нужно возбуждать ниже ВР. От этого ВР получается слабым или даже совсем отсутствует, когда гиперзвуковые колебания полотна антенны вообще не резонансные.
Чтобы было понятнее, возмем магнитострикционный стержень У него есть собственная частота колебаний, когда амплитуда максимальная. Но стрержень будет вибрировать на любой частоте, а амплитуда при этом уменшится на порядки. То же происходит и с антенной.
В хорошей антенне, ВР нужно совместить с LC как в спиральном волновом резонаторе. Можно скрутить антенну в спираль, но так мы уменьшим действующую высоту и максимального эффекта не достигнем, поскольку эфирные волны будут работать частично. Принципиально можно не только крутить, но и гнуть в ромбы. Такие антенны существуют и работают лучше простых вибраторов. Как они работают никто не знает. Конфигурация выработа экспериментально.
Есть и другие способы о которых лучше поговорить в отдельной статье. Здесь показан общий принцип работы антенн, который состоит в явлении переноса высокочастотных колебаний электрически нейтрального пространства в механические колебания проводника, которые затем генерируют электрические колебания в проводнике.
Возможно сложновато для понимания. Конечно, если для вас учебники физики подобны святым писаниям и вы в них свято веруете, то всё что выше написано, не имеет значения. Верующих в нащем мире 80%, просто оди верят в Христа, а другие в Ньютона. Если же вы относитесь к 20% сомневающихся, то есть книга Сверхединичная физика и вам ничего не мешает видеть мир таким как он есть.
