प्रारंभ में दूर से क्षेत्र की ताकत गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है। यदि प्रारंभ करनेवाला अच्छी तरह से परिरक्षित है, तो पास में अंतरिक्ष में शून्य क्षेत्र है, तो यह एंटीना की तरह काम नहीं करेगा। जाहिर है।
तो, हम एक प्रारंभकर्ता के दूर क्षेत्र को अधिकतम कैसे कर सकते हैं और एक अच्छा रेडियो एंटीना बना सकते हैं? खैर, पहले हमें शामिल दूरी के बारे में आश्चर्य करना चाहिए। प्रारंभ में क्षेत्र विशेष से कितनी दूरी पर मजबूत होना चाहिए? जवाब: 1/4 तरंग दैर्ध्य। यह कुछ हद तक 'जादू' मूल्य है जो प्रवाहकीय वस्तुओं के साथ बातचीत करते हुए ईएम तरंगों की यात्रा के भौतिकी से बाहर निकलता है। यदि प्रारंभ करनेवाला से 1/4 तरंग दैर्ध्य का क्षेत्र महत्वहीन है, तो उस आवृत्ति के लिए प्रारंभ करनेवाला को विद्युत चुम्बकीय रूप से परिरक्षित किया जा रहा है। लेकिन अगर उस दूरी पर क्षेत्र महत्वपूर्ण है, तो प्रारंभ करनेवाला एक एंटीना के रूप में प्रदर्शन कर सकता है।
YT एनीमेशन: एक एंटीना के आसपास के क्षेत्र
क्यों 1/4-तरंग दैर्ध्य? ऊपर MIT में इंट्रो E & M कोर्स से MPG एनीमेशन है। एनीमेशन को ध्यान से देखें। AC को केंद्र में छोटे कॉइल पर लगाया जाता है, और बंद गोलाकार क्षेत्र-रेखाओं के ब्लो को EM तरंगों के रूप में उड़ान भरी जाती है। लेकिन कुंडल स्थान के बहुत करीब, क्षेत्र पैटर्न बाहर की ओर नहीं उड़ रहा है। इसके बजाय सिर्फ विस्तार और पतन हो रहा है। हमारे कॉइल-एंटीना के करीब, क्षेत्र एक साधारण इलेक्ट्रोमैग्नेट जैसा दिखता है। यह कॉइल करंट बढ़ने पर बड़ा फैलता है, और अंदर की तरफ ढह जाता हैजब करंट घटता है। लेकिन कॉइल से महान दूरी पर, पैटर्न बहुत अलग तरीके से कार्य करता है, और यह बस लगातार बाहर की ओर बढ़ता है। क्षेत्र का व्यवहार कहाँ पर अपना परिवर्तन करता है? 0.25-तरंग दैर्ध्य पर। 1/4-लहर की दूरी पर क्षेत्र की रेखाएं क्षणिक घंटा-आकार में "नीचे गर्दन" कर रही हैं, फिर वे ढीले छीलती हैं और तिरछे बंद घेरे के रूप में बाहर की ओर उड़ती हैं।
कॉइल के 1/4-लहर दूरी के भीतर अंतरिक्ष की मात्रा को नियरफील्ड क्षेत्र कहा जाता है, और एक साधारण प्रारंभ करनेवाला के विस्तार / अनुबंध क्षेत्र के पैटर्न को प्रदर्शित करता है। अधिक दूरी पर, Farfield क्षेत्र में, फ़ील्ड केवल EM विकिरण यात्रा के रूप में व्यवहार करते हैं।
अधिक एमआईटी एनिमेशन विशेष रूप से पिछले एक को देखते हैं
यह गारंटी देने का सबसे सरल तरीका है कि क्षेत्र 1/4 तरंग दैर्ध्य की दूरी पर मजबूत है एक प्रारंभ करनेवाला बनाने के लिए जो एक द्विध्रुवीय विद्युत चुंबक की तरह काम करता है। लेकिन एक इलेक्ट्रोमैग्नेट बनाओ जहां इसके चुंबकीय ध्रुव लगभग आधे-तरंग दैर्ध्य के अलावा हैं। अपने आप को एक फेराइट रॉड खरीदें जो 1/2-वेव लंबा हो, फिर उस रॉड को अपने प्रारंभकर्ता कोर के रूप में उपयोग करें। और भी सरल: लगभग 1/4-तरंग की त्रिज्या के साथ घेरा-कुंडल के रूप में अपने प्रारंभक को हवा दें।
1/4-लहर दूरी पर क्षेत्र को मजबूत बनाने का एक और तरीका यह है कि बहुत छोटे प्रारंभ करनेवाला का उपयोग किया जाए, लेकिन प्रारंभ करनेवाला की धारा को बहुत अधिक मूल्य पर क्रैंक किया जाता है। इस मामले में भी एक बहुत छोटे कुंडल EM विकिरण के बहुत सारे उत्सर्जन कर सकते हैं। लेकिन यह व्यावहारिक समस्याओं में लाता है: तार-हीटिंग के कारण छोटे कॉइल अक्षम एंटेना हैं। यदि आपके अधिकांश ट्रांसमीटर वाट्सएप उत्सर्जित ईएम तरंगों के बजाय अपार विद्युत प्रवाह और एंटीना हीट बनाने जा रहे हैं, तो आप अपनी बैटरी चलाने (या इलेक्ट्रिक कंपनी से बड़े बिल प्राप्त करने) जा रहे हैं। यदि यह आपके लिए कोई मायने नहीं रखता है। स्थिति, तो कोई 1/4-तरंग दैर्ध्य टॉवर की जरूरत है। एक छोटा लूप एंटीना ठीक काम करेगा, और यह 1/2-लहर व्यास से काफी छोटा हो सकता है।
पोर्टेबल एएम रेडियो और उनके अपेक्षाकृत छोटे एंटीना कॉइल्स के लिए, उस स्थिति में हम कॉइल करंट को बढ़ाने के लिए कुछ अधिक "मैजिक" का उपयोग करते हैं। यदि एक प्रारंभ करनेवाला एक समानांतर LC गुंजयमान यंत्र के भाग के रूप में नियोजित होता है, तो जब भी यह एक छोटे संकेत से संचालित होता है, तो प्रतिध्वनित LC लूप में करंट बहुत अधिक मूल्य पर बढ़ता है। यह आने वाली ईएम तरंगों को अवशोषित करता है और कॉइल की धारा उत्तरोत्तर बड़ी होती जाती है। इसकी वृद्धि केवल तार प्रतिरोध द्वारा सीमित है, और यदि प्रतिरोध काफी कम है, तो यह केवल ईएम उत्सर्जन के नुकसान से सीमित है। अनुनाद पर एक शून्य-प्रतिरोध का तार, अपने आसपास के खेतों को तब तक विकसित कर सकता है जब तक कि प्रारंभ में से 1/4-लहर दूरी पर क्षेत्र की ताकत आने वाली ईएम तरंगों के क्षेत्र की ताकत जितनी बड़ी हो। इन शर्तों के तहत छोटे कुंडल "विद्युत रूप से बड़े," व्यवहार करते हैं लगभग 1/2-तरंग व्यास के EM अवशोषक की तरह व्यवहार करना। (ध्यान दें कि एएम बैंड के निचले छोर पर 550KHz, एक आधा लहर व्यास लगभग 900 फीट है!)
अन्य रिसीवरों के विपरीत, एएम-बैंड पोर्टेबल रेडियो में दो अलग-अलग ट्यूनिंग कैपेसिटर हैं: एक स्थानीय थरथरानवाला के लिए जो सुपरहिट रिसीवर सिस्टम का हिस्सा है, और दूसरा जो फेराइट-कोर ऐन्टेना कॉइल के समानांतर में जुड़ा हुआ है। ध्यान दें कि एलसी अनुनाद केवल तभी आवश्यक है जब लूप-एंटीना त्रिज्या में 1/4-तरंग दैर्ध्य से बहुत छोटा हो। पारंपरिक "विद्युत रूप से बड़े" लूप एंटेना को इस संधारित्र की आवश्यकता नहीं है; वे पहले से ही अपने ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य के लिए उचित आकार हैं, और एक जोड़ा ट्यूनिंग संधारित्र बस चीजों को बदतर बना देगा।
यहाँ पूरे मुद्दे पर एक और ले लो।
एक ट्रांसफार्मर लूप एंटेना की एक जोड़ी नहीं है!
उदाहरण के लिए, 60Hz पर चलने वाला एक इंच चौड़ा एयर-कोर ट्रांसफार्मर लें। जैसा कि हम माध्यमिक कॉइल को प्राथमिक से दूर ले जाते हैं, उनके बीच प्रेरक कनेक्शन जल्दी शून्य हो जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि प्राथमिक कॉइल के आसपास का क्षेत्र पैटर्न एक द्विध्रुवीय चुंबक के समान होता है ... और द्विध्रुव की प्रवाह तीव्रता 1 / r ^ 3 के रूप में गिर जाती है। प्राथमिक-द्वितीयक दूरी को 1000 गुना बढ़ाएं, और माध्यमिक कुंडल पर प्रवाह एक अरब गुना कमजोर है।
ठीक है, अब ड्राइव आवृत्ति बढ़ाएं, लेकिन प्राथमिक कॉइल के वर्तमान को पहले की तरह बनाए रखने के लिए एक निरंतर-वर्तमान सिग्नल जनरेटर का उपयोग करें। पहले तो कुछ भी अजीब नहीं होगा। आपका ट्रांसफॉर्मर आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर समान काम करता है। लेकिन कुछ बेहद उच्च आवृत्ति पर, अचानक अजीब नए प्रभाव दिखाई देते हैं। प्राथमिक कुंडल, एक शुद्ध प्रारंभ करनेवाला, अचानक एक आंतरिक अवरोधक विकसित करने लगता है, और ऊर्जा खो जाने लगती है। फिर भी कुंडल गर्म नहीं हो रहा है! ऊर्जा किसी तरह बच रही है। और अचानक द्वितीयक कुंडल द्वारा प्राप्त प्रवाह के मूल्य में वृद्धि होने लगती है। आपके दो कॉइल अब ट्रांसफॉर्मर नहीं हैं। वे रेडियो एंटेना की एक जोड़ी बन गए हैं: लूप एंटेना। आपको यह भी पता चल जाएगा कि दूर के कैपेसिटर (अलग इलेक्ट्रोड के जोड़े), अब प्राथमिक कॉइल से क्षेत्र को चुनना शुरू कर दिया है। फ़ील्ड पैटर्न की ताकत अब 1 / r ^ 3 के रूप में बंद नहीं होती है, इसके बजाय यह एक प्रकाश स्रोत की तरह अधिक है, और 1 / r ^ 2 के रूप में दूरी के साथ गिरता है। किस आवृत्ति पर यह सब हुआ? लगता! :)
पुनश्च
मैं उसे देखता हूं MIT के डॉ। बेल्चर ने उन मूल mpegs को Youtube पर पोर्ट किया है। यहाँ एक बुनियादी रेडियो एंटीना के तीन दृश्य दिए गए हैं:
और यहाँ क्या होता है जब हम एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पिथ-बॉल को एक नकारात्मक से अलग करते हैं।
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