Симметриялы вибратордың электромагниттік өрісі

Симметриялық вибратор Герц диполіне қарағанда ерекше болады, ондағы оның бойында ток бірдей үлестірілмеген. Бірақ симметриялық вибраторда шексіз элементар Герц диполінің бөліктері түрінде келтіріп көрсетуге болады. Кез келген кеңістіктегі нүктеде нәтижелі өріс кернеулігі сол нүктедегі фаза айырмасына байланысты күшейеді немесе әлсіретеді, бұл құбылыс көптеген элементарлы Герц дипольінен келген өріс кернеулігінің суперпозициясынан құрылады, осының арқасында интерференция пайда болады.

Осы схеманы ұстанып барлық сәулелендіргіштерді зерттейміз: біріншіден сәулелендіргіш элементарлық сәулелендіргіштерге бөлінеді, өрістерін анықтаймыз; сол өрістерді қосамыз; ток амплитудасы мен фазаны есепке ала отырып, және вибратор элементінен кеңістіктегі белгілі нүктеге дейін қашықтық айырмасын табамыз; шыққан теңдеуде амплитуда мен көбейтіндісі табылады, осыдан бағытқа байланысты амплитудасы анықталады, қысқаша айтқанда бағытталу диаграммасы. Сондықтан, симметриялық вибраторды зерттеу үшін міндетті түрде оның бойындағы токтың үлестіру заңдылығын білуге тиістіміз.

Инженерлік практикада осы сияқты есептер вибраторды екі сымды линия түрінде келтіріп шығарады. Осындай аналогия бізге қателіктер беруі мүмкін:

1. Қарапайым екісымды линиямызда егер оны тізбек түрінде қарастырса, онда оның параметрлері ұзындығы бойынша бүрдей үлестірілген, ал антеннада ол бірдей үлестірілмеген (2.1-сурет)

2. Екі сымды линияда электр өрісі-потенциалды, ал антеннада ол-құйынды. Вибратордың құйынды өрісінде зарядты тасымалдау энергиясы оның траеториясына байланысты, осының арқасында вибратордың екі нүктесі арасында вибратордың екі нүктесі арасындағы потенциал айырымы анықталмаған болады. Вибратордағы кернеу түсінігін немесе ұғымын тек қана вибратор ұзындығы толқын ұзындығынан өте кіші болғанда қолданамыз немес антеннаның генератормен қосылу нүктесінде потенциалдар айырмасы деп атаймыз, мұнде электр өрісінің мәні потенциалға жақын. Басқа жағдайларда антеннаның потенциалы деп беттегі зарядтар тығыздығына пропорционал мәндерді айтамыз.

3. Электромагниттік өріс линиямен сәулеленбейді, ал вибраторда сәулеленеді, сонымен бірге бұл өріс вибратордағы токқа әсер береді, осының арқасында токтың үлестірілуі мүлде басқаша болады. Есептегенде болатын қателіктердің мәні, қолданылатын толқындардың ұзындығы вибратор ұзындығынан көп артады.

2.1- суретте ажыратылған линияда ток амплитудасы мен зарядтың үлестірілуі және вибратор бойында көрсетілген , , , .

Егер вибратор бойында бүтін жартылай толқындар орналастырылатын болса, ондай ондай вибраторларды гармоникалық антенна деп атайды. Гармоникалық антеннаның ұзындығы

Мұндағы, - гармониканың нөмірі.

Симметриялы вибратордың өрісін табайық. 2.2-суретте симметриялық вибратор OZ осінде жатыр, ал оның ортасы координаталар басында тұрады.

Егер М нүктесі белгілі бір r қашықтықта және ортасынан OZ осьне бұрыш -ны құрса, онда вибратордың бойындағы элементар бөліктерді +z және –z координаттарына сәйкес сол нүктеге дейін қашықтықтарын алсақ

және осындай болады.

Осыны ескеріп М нүктесінде вибратордың элементар бөліктері тудыратын электр өрісінің кернеулігін табайық:

Нәтижелі электр өрісі кернеулігін табамыз, егер ауыстыру жасаса

Симметриялық вибраторда элементар бөліктері dz ұзындығында амплитудалық тоғын білсек, онда екінші формулаға сәйкес;

Электр өрісі кернеулігін табу үшін вибратор ұзындығы Z бойынша интегралдаймыз. , осында тәуелді, ал координаттарына тәуелді емес

дан

Мұнда ; көбейтіндісі симметриялық вибратордың қума толқындарды сәулелендіретінін көрсетеді. Бұл көбейтіндіде фазалық бұрыш қашықтыққа байланысты М мен О арасында. Біріншіс орталық нүкте О, эквивалентті сәулелендіру нүктесі (фазалық центр) деп аталады, екіншісі сәулеленетін толқынның сфералық екенін көрсетеді бірінші екі көбейтіндісі электрлік өріс кернеулігін бұрышқа тәуелділігін көрсетеді

вибратордың бағытталу функциясы

Мысалы, жартылай толқынды вибраторда ) нормаланған және нормаланған бағытталу функциялары бірдей болады

Вибратор ұзындығы тең болса оның бағытталу функциясы ; максимум болады.

Сондықтан нормаланған бағытталу функциясы, бұл жағдайда:

Келесі 2.3 және 2.4 суреттерінде бағытталу диаграммалары көрсетілген

Қорытынды

1. Кез келген ұзындықты симметриялы вибратор ось бағытында сәулелендірмейді, себебі, оның элементар бөліктері бұлы бағытта сәулелендірмейді.

2. Вибратор ұзындығын арттыру кезінде оның мәні толқын ұзындығынан үлкен болған сайын экваториалдық жазықтықта сәулелену азаяды, нәтижесінде вибратор бойында қарсы бағытталған токтар пайда болуы мүмкін

3. , 4 6 , … вибратор ұзындығында, жартылай сферадағы жапырақшалар саны вибратор бойында жататын толқындар санына тең.

4. , 2 3 , 4 … вибратор ұзындығында жартылай сферадағы жапырақшалар саны вибратор бойында жататын толқындар санына тең.

5. Вибратор ұзындығын арттырған сайын оның негізгі жапырақшасының максимумы экваториялдық жазықтықтан алшақтай бастайды және вибратор осьне жақындайды.

№5- лекция