सभी उत्तर कुछ मान्य बिंदुओं का नाम देते हैं, लेकिन वे वास्तव में उस प्रश्न का उत्तर देने में विफल होते हैं जिसे मैं स्पष्टता के लिए दोहराना चाहता हूं:
Why is 50 Ω often chosen as the input impedance of antennas, whereas the free space impedance is 377 Ω?
लघु और सरल उत्तर
इन दो बाधाओं का कोई संबंध नहीं है। वे विभिन्न भौतिक घटनाओं का वर्णन करते हैं: एंटीना इनपुट प्रतिबाधा 377 physical मुक्त-स्थान प्रतिबाधा से संबंधित नहीं है। यह केवल दुर्घटना से होता है कि दोनों शब्दों की इकाई एक ही है (i, e।, Ohms)। इसके अलावा, 50 lines ट्रांसमिशन लाइनों आदि की विशेषता प्रतिबाधा के लिए सिर्फ एक सामान्य मूल्य है, अन्य जवाब देखें।
मूल रूप से, ऐन्टेना के इनपुट प्रतिबाधा, किसी भी अन्य प्रतिरोध या प्रतिक्रिया, और विशेषता प्रतिबाधा वोल्टेज स्तर का वर्णन वोल्टेज और धाराओं को संभालने के लिए है, जबकि मुक्त स्थान तरंग प्रतिबाधा विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र का वर्णन करने के लिए है। विशेष रूप से, (वास्तविक-मूल्यवान) 50 ed इनपुट प्रतिबाधा का अर्थ है यदि आप एंटीना फ़ीड में 50 वी वोल्टेज लागू करते हैं, तो 1 वर्तमान में एंटीना फ़ीड बिंदु को गर्त में प्रवाहित करेगा। मुक्त-स्थान प्रतिबाधा का किसी भी एंटीना या भौतिक विन्यास से कोई संबंध नहीं है। यह एक प्रसार विमान की लहर में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के अनुपात का वर्णन करता है, जो एक विकिरण एंटीना के लिए अनंत दूरी में प्राप्त होता है।
दीर्घ उत्तर
प्रश्न में उल्लिखित पहला प्रतिबाधा एंटीना का इनपुट प्रतिबाधा है, जो विकिरण प्रतिरोध, हानि प्रतिरोध और प्रतिक्रियाशील घटकों का एक योग है जिसे काल्पनिक भाग के रूप में वर्णित किया गया है। यह धाराओं मैं और वोल्टेज वी से संबंधित है जो एक सर्किट-विवरण स्तर पर फीडिंग पॉंट में है, अर्थात,
आर = वीमैं।
ऐन्टेना के खिला बिंदु को बदलते हुए, इस विकिरण प्रतिरोध का मान बदल सकता है (यह तथ्य कार्यरत है जैसे कि इनसेट फेड मिरिकस्ट्रिप पैच एंटेना के मिलान के लिए)। हालांकि, विकिरणित क्षेत्र मूल रूप से एक ही रहते हैं।
विकिरण प्रतिरोध का यह प्रतिबाधा आर एक प्रतिरोधक या संचरण लाइन की विशेषता है जो समाक्षीय लाइनों या माइक्रोस्ट्रिप लाइनों के प्रतिबाधा के रूप में है, क्योंकि ये भी वोल्टेज और धाराओं के माध्यम से परिभाषित किए जाते हैं।
विकिरण प्रतिरोध एक वास्तविक प्रतिरोध नहीं है, यह विकिरण के मामले के लिए सिर्फ एक मॉडल है (यानी, बिजली प्रसारित करने के लिए एंटीना का संचालन करना), जहां सर्किट के दृष्टिकोण से बिजली खो जाती है क्योंकि यह विकिरणित है।
दूसरा प्रतिबाधा खेतों की एक लहर प्रतिबाधा है, जो विद्युत ( ए ) और चुंबकीय ( एच ) क्षेत्रों के अनुपात का वर्णन करती है । उदाहरण के लिए, फ्री-स्पेस प्रतिबाधा Z 0 , f r e e के रूप में दी गई है
जेड0 , एफआर ई ईs p a c e= ईएच= π119 , 9169832Ω ≈ 377Ω।
हम तुरंत देख सकते हैं कि खेतों और वोल्टेज का एक संबंध है जो ज्यामिति आदि के साथ बदल सकता है, या वोल्टेज की कोई अनूठी परिभाषा नहीं हो सकती है (उदाहरण के लिए, खोखले वेवगाइड में)।
इस प्रकार के अवरोधों के संबंध में इस कमी को और अधिक स्पष्ट करने के लिए, एक उदाहरण मदद कर सकता है।
एक समाक्षीय केबल के TEM लहर के अंदर की बहुत ही सरल मामले में, हम जानते हैं के रूप में विशेषता प्रतिबाधा समाक्षीय ज्यामिति के आधार पर केबल की गणना करने के लिए कैसे
जेड0 , सी ओ ए एक्स= 12 πμ0ε0---√lnआरओ यू टी ई आरआरमैं एन एन ई आर,
अगर हम मानते हैं कि भरने की सामग्री वैक्यूम है। यह इस लाइन की धाराओं और वोल्टेज के लिए एक विशेषता प्रतिबाधा (ट्रांसमिशन लाइन) है, और यह एक प्रकार का प्रतिबाधा है जो एक एंटीना के इनपुट प्रतिबाधा से मेल खाना चाहिए।
हालाँकि, केबल के अंदर के क्षेत्रों पर एक नज़र डालने पर, हम पाते हैं कि विद्युत क्षेत्र में केवल रेडियल घटक (सटीक मान इस संदर्भ में अप्रासंगिक हैं)
एआर∝ १आर एल एन( आरमैं एन एन ई आर/ आरओ यू टी ई आर)।
ज्यादा दिलचस्प,बी क्षेत्र केवल एक हैφ घटक बिजली रेडियल क्षेत्र की एक स्केल संस्करण है जो
बीφ= केωएआर= 1सीएआर,
जहाँसी प्रकाश की गति है, जो मुक्त स्थान (!) से है क्योंकि अंदर माध्यम मुक्त स्थान है। बी = μ एच का उपयोग करके
बी = μ एच,
हम अंततः के रूप में चुंबकीय क्षेत्र की फ़ाई घटक पता
एचφ= ϵ√μ--√एआर= जेड0 , एफआर ई ईs p a c eएआर,
इसलिए, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र का अनुपात स्थिर और केवल मध्यम निर्भर है; हालाँकि, यह केबल की ज्यामिति पर निर्भर नहीं करता है।
समाक्षीय केबल के अंदर मुक्त स्थान के लिए, लहर प्रतिबाधा हमेशा लगभग 377 co होती है, जबकि विशेषता प्रतिबाधा ज्यामिति-निर्भर होती है और लगभग शून्य से अत्यंत बड़े मूल्यों तक कोई भी संभावित मूल्य ले सकती है।
निष्कर्ष और अंतिम टिप्पणी
यदि हम फिर से समाक्षीय केबल के उदाहरण को देखते हैं और इसे अंत में खुला छोड़ देते हैं, तो ~ 377 again की एक विशेषता प्रतिबाधा प्राप्त करना खेतों के बारे में किसी भी चीज से संबंधित नहीं है। हवा से भरी किसी भी समाक्षीय केबल में ~ 377 filled की तरंग प्रतिबाधा होती है, लेकिन यह समाक्षीय केबल के खुले टुकड़े को एक अच्छा एंटीना बनाने में मदद नहीं करता है। इसलिए, एंटीना की एक अच्छी परिभाषा सभी प्रतिबाधाओं से संबंधित नहीं है, लेकिन पढ़ता है
An antenna is a transducer from a guided wave to an unguided wave.