Ondas estacionarias en antena: ¿por qué la onda actual es simétrica con respecto al centro?

En antenas transmisoras la corriente se describe con una onda estacionaria (en configuración resonante). Dado que la corriente debe ser nula en ambos extremos de la antena (no podía ser de otra manera) la analogía mecánica sería la onda estacionaria sobre una cuerda fijada en ambos extremos.

Sin embargo, si la longitud de la antena es d = 2 λ la configuración de la corriente es

ingrese la descripción de la imagen aquí

(Para esta y otras configuraciones: consulte las últimas páginas de http://www.amanogawa.com/archive/docs/antennas1.pdf )

Mientras que la configuración de una cuerda fija en ambos extremos cuando d = 2 λ es

ingrese la descripción de la imagen aquí

(por supuesto que no es "actual" aquí, sino "desplazamiento")

Estoy bastante confundido acerca de esta diferencia. Veo que la razón de esta diferencia es que la antena de la primera imagen está conectada en los puntos centrales a un generador de corriente alterna, y esa conexión "crea una condición de simetría especular entre las dos ramas".

Pero no veo por qué el generador de CA debería proporcionar necesariamente una situación simétrica en ambos lados.

En wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio)#Resonant_antennas también se representa la onda de voltaje para d = λ 2 (que no es el caso anterior).

¡Está claro que la onda de voltaje no es simétrica como lo es la onda de corriente!

ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces mi pregunta es: ¿por qué el generador de CA crea una onda de corriente simétrica especular para los dos lados? ¿Y por qué la onda de voltaje es una onda estacionaria "normal" (no especular)?

Dado que la corriente en una antena dipolo es solo la corriente de desplazamiento de las ecuaciones de Maxwell, puede ver que resulta de la variación temporal de un campo eléctrico. En un circuito lineal, el potencial/voltaje es básicamente una compensación constante de la magnitud del campo eléctrico. De su GIF, está claro que el rojo podría ser una onda coseno de medio período y el azul una onda sinusoidal de medio período (es decir, el azul es la derivada del rojo).

Respuestas (1)

Volvamos a lo básico y consideremos solo una fuente de corriente lineal (digamos solo una línea). Si supone un campo armónico de tiempo (es decir, una variación sinusoidal temporal), entonces verá que hay modos naturales "fundamentales" de la estructura (modos propios si quiere ser elegante). Estos corresponden a los modos de onda estacionaria, similares a una cuerda vibrante. Existen en todas las mismas configuraciones que ve, incluidas las distribuciones simétricas y asimétricas que mencionó.

Sin embargo, las cosas cambian un poco cuando considera qué modos puede excitar usando una línea de transmisión balanceada. Si está alimentando en el centro con una línea de transmisión equilibrada (es decir, una fuente de CA donde los rieles superior e inferior tienen la misma magnitud de corriente), intuitivamente, tiene sentido que la corriente en la estructura sea simétrica. A medida que la mitad superior de la línea fluye hacia adentro y hacia arriba, la parte inferior fluye hacia afuera con la misma magnitud. Por lo tanto, tienes una distribución simétrica.

Este no es el caso si su línea de alimentación no está balanceada o si la alimenta descentrada. Si quisiera excitar una distribución de corriente que sea asimétrica, podría mover la alimentación fuera del centro, preferiblemente a un punto donde la impedancia de la antena coincida estrechamente con la impedancia de la línea de alimentación.

Además, la línea de alimentación tiene una impedancia característica Z 0 , por lo que no puede tener distribuciones actuales que vayan a 0 en el punto de alimentación. Si intentara hacer eso, la línea vería una impedancia infinita ( Z a norte t = V a norte t / I a norte t = ∞ ), por lo que toda la potencia de entrada se reflejaría hacia abajo en la línea.

Para un dipolo de media onda, la impedancia de entrada es 73 + j 42.5 Ω ; por lo tanto, hay un componente reactivo, que provoca una diferencia de fase entre el voltaje y la corriente. Es por eso que ves que las ondas estacionarias están compensadas.

Ondas estacionarias en antena: ¿por qué la onda actual es simétrica con respecto al centro?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v