Принцип антенны

Антенны преобразуют направленные волны, распространяющиеся по линиям передачи, в электромагнитные волны, распространяющиеся в свободном пространстве, или осуществляют противоположные преобразования. Направленные волны — это электромагнитные волны, в которых вся или большая часть электромагнитной энергии ограничена распространением в определенном направлении в пределах конечного поперечного сечения.

Мы используем путешествие на поезде как аналогию, где пассажиры подобны электромагнитным волнам, а линии электропередачи подобны поездам.

После того, как пассажиры вошли в поезд, они могут передвигаться только внутри поезда. Пассажиры движутся в направлении поезда, который подобен направляемой волне, ограниченной конечным поперечным сечением и передаваемой в определенном направлении.

Покинув станцию, пассажиры могут свободно передвигаться, подобно электромагнитным волнам, распространяющимся в свободном пространстве. Дверь поезда здесь похожа на антенну.

Двери поезда могут использоваться как для посадки, так и для высадки пассажиров.

Аналогично, антенны могут использоваться для преобразования направленных волн в электромагнитные волны свободного пространства, а также электромагнитных волн свободного пространства в направленные волны, что является принципом взаимности антенн.

Как антенна преобразует направленные волны в электромагнитные волны в свободном пространстве?

В 1894 году учёный Попов в ходе эксперимента обнаружил, что расстояние, на котором приемник улавливает радиоволны, значительно увеличивается по сравнению с обычным. После некоторых исследований Попов обнаружил, что провод задел металлодетектор. Именно эта проволока значительно увеличивает экспериментальное расстояние. Этот провод считается первой в мире антенной.

В эксперименте Попова провод случайно столкнулся с металлодетектором, незаметно изменив форму линии передачи.

Следуя экспериментальному подходу Попова, ученые обнаружили, что с увеличением угла линии передачи излучаемые электромагнитные волны становятся сильнее. Позже была предложена теория симметричных дипольных антенн и разработаны различные антенны.