با در نظر گرفتن نحوه تولید امواج الکترومغناطیسی می توانیم درک درستی از آنها داشته باشیم. هر زمان که جریانی تغییر کند ، میدان های الکتریکی و مغناطیسی مرتبط متفاوت هستند و مانند امواج از منبع خارج می شوند. شاید ساده ترین وضعیت برای تجسم ، جریان متغیر در سیم مستقیم طولانی باشد که توسط یک ژنراتور AC در مرکز آن تولید می شود ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.
میدان الکتریکی (E) نشان داده شده در اطراف سیم توسط توزیع بار روی سیم تولید می شود. توزیع شارژ E و E با تغییر جریان متفاوت است. میدان در حال تغییر با سرعت نور به سمت بیرون پخش می شود.
یک میدان مغناطیسی مرتبط وجود دارد (B) که به سمت بیرون نیز انتشار می یابد میدان های الکتریکی و مغناطیسی با هم ارتباط نزدیک دارند و به صورت یک موج الکترومغناطیسی منتشر می شوند. این همان اتفاقی است که در آنتن های پخش شده مانند ایستگاه های رادیویی و تلویزیونی می افتد.
بررسی دقیق یک چرخه کامل که ، ماهیت دوره ای بارهای تولید شده توسط ژنراتور را که در آنتن و میدان الکتریکی تولید شده بالا و پایین می کنند ، نشان می دهد. در زمان t = 0 ، حداکثر تفکیک بار وجود دارد ، با بارهای منفی در بالا و بارهای مثبت در پایین ، تولید حداکثر میدان الکتریکی (یا میدان E) در جهت بالا. یک چهارم چرخه بعد ، هیچ جداسازی بار وجود ندارد و میدان کنار آنتن صفر است ، در حالی که حداکثر میدان E با سرعت c دور شده است.
با ادامه روند ، جداسازی بار معکوس می شود و فیلد به حداکثر مقدار نزولی خود می رسد ، به صفر برمی گردد و در پایان یک چرخه کامل به حداکثر مقدار رو به بالا می رود. موج خروجی دارای دامنه ای متناسب با حداکثر تفکیک بار است. طول موج (λ) آن متناسب با دوره نوسان است و از این رو ، برای دوره های کوتاه یا فرکانس های بزرگ کوچکتر است. (طبق معمول ، طول موج و فرکانس (f) نسبت عکس دارند).
امواج الکتریکی و مغناطیسی: با هم حرکت می کنیم
مطابق قانون آمپر ، جریان در آنتن یک میدان مغناطیسی تولید می کند ، همانطور که. رابطه بین E و B در یک لحظه . با تغییر جریان ، میدان مغناطیسی از نظر اندازه و جهت متفاوت است.
قسمت الگوی نمودار یک سیم خاکستری مستقیم و طولانی را نشان می دهد که در مرکز آن یک مولد A C وجود دارد و به عنوان یک آنتن پخش عمل می کند. آنتن جریان من به صورت عمودی به سمت بالا دارد. انتهای انتهایی آنتن منفی و انتهای آنتن مثبت است. یک میدان الکتریکی نشان داده شده است که به صورت عمودی به سمت پایین عمل می کند. خطوط میدان مغناطیسی B تولید شده در آنتن به صورت دایره ای وار در اطراف سیم قرار دارند. قسمت b نمودار نشان می دهد یک سیم خاکستری مستقیم و طولانی با یک مولد A C در مرکز آن ، به عنوان یک آنتن پخش کار می کند. میدان الکتریکی E و مغناطیسی B نزدیک سیم عمود بر یکدیگر نشان داده شده اند. قسمت ج نمودار نشان می دهد که یک سیم خاکستری مستقیم و طولانی با یک ژنراتور A C در مرکز آن وجود دارد و به عنوان یک آنتن پخش عمل می کند. جریان نشان داده شده است که در آنتن جریان می یابد. میدان مغناطیسی با جریان متفاوت است و به دور از آنتن به صورت موج سینوسی در صفحه افقی منتشر می شود. ارتعاشات موجود در موج به صورت فلش های کوچک در امتداد موج مشخص می شوند.خطوط میدان مغناطیسی نیز با سرعت نور از آنتن پخش شده و قسمت دیگری از موج الکترومغناطیسی را تشکیل می دهند ، همانطور که در شکل دیده می شود. قسمت مغناطیسی موج دارای همان دوره و طول موج همانند قسمت الکتریکی است ، زیرا هر دو با یک حرکت و تفکیک بار در آنتن تولید می شوند.
امواج الکتریکی و مغناطیسی در یک لحظه با هم نشان داده شده اند. میدان های الکتریکی و مغناطیسی تولید شده توسط یک آنتن سیم مستقیم بلند دقیقاً در فاز هستند. توجه داشته باشید که آنها عمود بر یکدیگر و جهت انتشار هستند و این یک موج عرضی استدر جهات دیگر نیز
امواج الکترومغناطیسی به طور کلی از یک منبع در همه جهات پخش می شوند و گاهی اوقات یک الگوی تابشی پیچیده را تشکیل می دهند. به عنوان مثال ، یک آنتن خطی مانند این موازی با طول آن تابش نخواهد کرد. موج در یک جهت از آنتن در شکل نشان داده شده است تا مشخصات اصلی آن را نشان دهد.
به جای ژنراتور AC ، آنتن را می توان توسط یک مدار AC نیز هدایت کرد. در واقع ، بارها هر زمان که شتاب می گیرند ، تابش می کنند. اما در حالی که یک جریان در مدار به یک مسیر کامل نیاز دارد ، یک آنتن دارای توزیع بار متفاوتی است که یک موج ایستاده را تشکیل می دهد و توسط AC هدایت می شود. ابعاد آنتن برای تعیین فرکانس امواج الکترومغناطیسی تابشی بسیار مهم است. این یک پدیده طنین انداز است و وقتی رادیوها یا تلویزیون را تنظیم می کنیم ، برای رسیدن به شرایط تشدید مناسب در آنتن ، خصوصیات الکتریکی را تغییر می دهیم.
دریافت امواج الکترومغناطیسی
امواج الکترومغناطیسی انرژی را از منبع خود دور می کنند ، شبیه موج صوتی که انرژی را از یک موج ایستاده روی سیم گیتار دور می کند. آنتن دریافت سیگنال های EM برعکس عمل می کند. و مانند آنتن هایی که امواج EM تولید می کنند ، آنتن های گیرنده نیز به طور خاص طراحی شده اند تا در فرکانس های خاص طنین انداز شوند.یک موج الکترومغناطیسی ورودی الکترون های آنتن را تسریع می کند و یک موج ایستاده را تنظیم می کند. اگر رادیو یا تلویزیون روشن باشد ، اجزای الکتریکی سیگنال تشکیل شده توسط الکترونهای شتابنده را گرفته و تقویت می کنند. سپس سیگنال به قالب صوتی و یا تصویری تبدیل می شود. گاهی اوقات از ظروف بزرگ گیرنده برای متمرکز کردن سیگنال روی آنتن استفاده می شود.
در واقع ، بارها هر زمان که شتاب می گیرند ، تابش می کنند. هنگام طراحی مدارها ، ما اغلب تصور می کنیم که انرژی به سرعت از مدارهای متناوب فرار نمی کند و بیشتر این درست است. یک آنتن پخش به طور ویژه برای افزایش سرعت تابش الکترومغناطیسی طراحی شده است و برای نزدیک نگه داشتن تابش به صفر محافظ لازم است. برخی از پدیده های آشنا بر اساس تولید امواج الکترومغناطیسی با جریان های مختلف است. به عنوان مثال اجاق مایکروویو شما امواج الکترومغناطیسی موسوم به مایکروویو را از یک آنتن مخفی ارسال می کند که جریان نوسانی بر آن تحمیل شده است.
مربوط به نقاط قوت E-Field و B-Field
بین قدرت میدان E- و B در یک موج الکترومغناطیسی رابطه وجود دارد. با در نظر گرفتن آنتن تازه توصیف شده ، این مسئله قابل درک است. هرچه میدان الکتریکی ایجاد شده توسط تفکیک بار قویتر باشد ، جریان بیشتر و از این رو ، میدان B بیشتر می شود.
از آنجا که جریان مستقیماً با ولتاژ (قانون اهم) متناسب است و ولتاژ با قدرت میدان E متناسب است ، این دو باید مستقیماً متناسب باشند. می توان نشان داد که اندازه میدان ها نسبت ثابتی برابر با سرعت نور دارند. به این معنا که،
$ \frac{E}{B}=c\\$
نسبت قدرت میدان E به قدرت میدان B در هر موج الکترومغناطیسی است. این در هر زمان و در همه مکان های فضا صادق است. یک نتیجه ساده و زیبا.
نتیجه در ماژول Maxwell’s Equations: امواج الکترومغناطیسی پیش بینی و مشاهده شد که تغییر میدان های الکتریکی باعث ایجاد میدان های مغناطیسی نسبتاً ضعیفی می شود. با این حال ، با استفاده از پدیده تشدید ، مانند هرتس ، می توان آنها را در امواج الکترومغناطیسی تشخیص داد. می توان سیستمی با همان فرکانس طبیعی موج الکترومغناطیسی را برای نوسان ساخت. همه گیرنده های رادیو و تلویزیون از این اصل برای برداشتن و سپس تقویت امواج الکترومغناطیسی ضعیف استفاده می کنند ، در حالی که همه دیگر را نه با فرکانس تشدید آنها رد می کنند.
قانون اهم را یاد بگیرید
خازن ها و سلف ها را یاد بگیرید
مدارهای تنظیم شده را بیاموزید
سپس BJT ها را با نحوه پیکربندی آنها از قبیل انتشار دهنده مشترک ، پایگاه مشترک و جمع کننده مشترک آشنا کنید
تجزیه و تحلیل سیگنال کوچک و تحلیل DC این مدارها را درک کنید.
درباره فیلترهای فعال با استفاده از BJT بیاموزید
کمی در مورد منابع تغذیه بیاموزید
با تکنیک های مدولاسیون مانند AM و FM آشنا شوید
وقتی از موارد بالا اطمینان کافی داشتید باید بتوانید ببینید که فرستنده FM در سوال شما یک پیکربندی پایه مشترک در فرکانس حامل است و برای سیگنال مدولاسیون یک تقویت کننده امیتر مشترک است. در طول راه برای یادگیری در مورد BJT ، شما در مورد ظرفیت میلر اطلاعاتی کسب کرده اید و اگر یادگیری خود را به درستی انجام داده باشید ، می دانید که یک سیگنال در پایه تقویت کننده امیتر مشترک می تواند ظرفیت آسیاب را "تعدیل" کند.
همه اینها را کنار هم بگذارید و پاسخ خود را بدست آورید - ظرفیت توسط سیگنال تعدیل کننده در پایه مدوله می شود. این به نوبه خود فرکانس تشدید مدار تنظیم شده را در کلکتور تعدیل می کند و ، بازخورد از کلکتور به گسیل کننده ، یک اسیلاتور ایجاد می کند که فرکانس مرکز آن توسط سیگنال پایه متزلزل می شود.
با توجه به حداکثر مقاومت میدان الکتریکی ، حداکثر قدرت میدان مغناطیسی را در یک موج الکترومغناطیسی محاسبه کنید.