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电气工程师

天线为什么能发射电磁波

作者:lanlanjiatingjy2024-12-16 20:2185

天线就是一个“转换器”,实现电流信号和电磁波之间的转换。

中学物理学过,两根不相连的平行导线,有交变电流时就会形成电磁波辐射。如果两根导线距离很近,辐射很微弱,因为导线电流方向相反,产生的感应电动势几乎抵消。当两根导线逐渐张开,辐射就会增强,因为导线电流方向相同,产生的感应电动势方向相同。

当导线的长度增大到波长的1/4时,就能形成较为明显的辐射效果!

有了电场,就有了磁场,有了磁场,就有了电场,如此循环,就有了电磁场和电磁波……一句话概括:电生磁、磁生电。

从原理上讲是天线把空间中电磁波的电场分量转换成了电信号,然后通过测量电信号来得到电磁波的性质的。可以从电磁波的性质出发来考虑天线是如何接收电磁波这个问题。电磁波的波动方程:给出的电磁波的一般形式的解为:其中k是波矢,r是空间坐标,t是时间坐标,对于任意f都可以满足上述波动方程。例如一个非常特殊的解——已经充分传播的平面波:从波动方程的解中可以看出来,电磁波同时是空间和时间的函数,在空间中的任意一点上,都有一个周期变化的电场,对于简单情形下的线偏振电磁波,这个电场的方向是单一的而且是和传播方向垂直的。回到题主的问题:既然电磁波遇到比它波长小的物体会绕过去,那么天线是怎么接收到电磁波的?电磁波有波的性质,当然可以绕过比它更小的物体,电磁波还有场的性质,充满了整个空间,考虑如下一种情况:电磁波的波长比天线长,波在空间中传播(比如说向右传播),从波传播的角度来看,波在天线的前面和后面都存在,所以波的传播绕过了天线。而天线置身于电磁波中,在天线所在的地方(),有这样的电场,这个电场在天线中产生电势差,后端电路中测量这个电势差就是我们所谓的天线接收到了电磁波。下面这个动图解释的更加形象一些:所以理论上来说,只要天线放在电磁波里面,都会有响应,但是一般情况下是在天线长度等于半波长的时候产生的感应电流最强,也就是通常所说的天线的工作频率。下图是某天线的频率响应图可以看出这个天线是在130Hz左右响应最强,但是在更高或者更低的频率也有响应,也就是说更长或者更短波长的波也都能接收到。也就是说,对于L长的天线,波长大于2L和小于2L的电磁波都能“绕过去”天线,也都能被天线“接收到”。===================Pjer内容分类整理:精选 射电 编程 科研工具 太阳物理

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