Stehende Wellen in der Antenne: Warum ist die aktuelle Welle symmetrisch zum Zentrum?

Bei Sendeantennen wird der Strom mit einer stehenden Welle (in resonanter Konfiguration) beschrieben. Da der Strom an beiden Enden der Antenne Null sein muss (es könnte nicht anders sein), sollte die mechanische Analogie die stehende Welle an einem Seil sein, das an beiden Enden befestigt ist.

Allerdings wenn die Länge der Antenne ist D = 2 λ die Konfiguration des Stroms ist

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(Für diese und andere Konfigurationen: siehe letzte Seiten von http://www.amanogawa.com/archive/docs/antennas1.pdf )

Während die Konfiguration eines Seils an beiden Enden befestigt ist, wenn D = 2 λ Ist

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(hier heißt es natürlich nicht "aktuell", sondern "verschiebung")

Ich bin ziemlich verwirrt über diesen Unterschied. Ich sehe, dass der Grund für diesen Unterschied darin besteht, dass die Antenne im ersten Bild an den zentralen Punkten mit einem Wechselstromgenerator verbunden ist und diese Verbindung "einen Zustand der Spiegelsymmetrie zwischen den beiden Zweigen schafft".

Aber ich sehe nicht ein , warum der AC-Generator unbedingt eine symmetrische Situation auf beiden Seiten liefern sollte.

Auf Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio)#Resonant_antennas wird auch die Spannungswelle für dargestellt D = λ 2 (was nicht der vorherige Fall ist).

Es ist klar, dass die Spannungswelle nicht symmetrisch ist wie die Stromwelle!

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Meine Frage ist also: Warum erzeugt der Wechselstromgenerator eine spiegelsymmetrische Stromwelle für die beiden Seiten? Und warum ist die Spannungswelle stattdessen eine "normale" stehende Welle (keine Spiegelwelle)?

Da der Strom in einer Dipolantenne nur der Verschiebungsstrom aus den Maxwell-Gleichungen ist, können Sie sehen, dass er aus der zeitlichen Änderung eines elektrischen Felds resultiert. In einer linearen Schaltung ist das Potential / die Spannung im Grunde nur ein konstanter Offset von der Größe des elektrischen Felds. Aus Ihrem GIF geht hervor, dass Rot eine Kosinuswelle mit halber Periode und Blau eine Sinuswelle mit halber Periode sein könnte (dh Blau ist die Ableitung von Rot).

Antworten (1)

Kehren wir zu den Grundlagen zurück und betrachten nur eine lineare Stromquelle (sagen wir nur eine Linie). Wenn Sie ein zeitharmonisches Feld (dh zeitliche sinusförmige Variation) annehmen, dann werden Sie sehen, dass es natürliche "grundlegende" Moden der Struktur gibt (Eigenmoden, wenn Sie ausgefallen sein wollen). Diese entsprechen den Stehwellenmoden, ähnlich einer schwingenden Saite. Sie existieren in all den gleichen Konfigurationen, die Sie sehen, einschließlich der von Ihnen erwähnten symmetrischen und asymmetrischen Verteilungen.

Die Dinge ändern sich jedoch ein wenig, wenn Sie überlegen, welche Modi Sie mit einer symmetrischen Übertragungsleitung anregen können. Wenn Sie in der Mitte eine symmetrische Übertragungsleitung einspeisen (dh eine Wechselstromquelle, bei der die obere und die untere Schiene den gleichen Strom haben), ist es intuitiv sinnvoll, dass der Strom auf der Struktur symmetrisch ist. Während die obere Hälfte der Linie ein- und aufwärts fließt, fließt die untere mit der gleichen Größe aus. Sie haben also eine symmetrische Verteilung.

Dies ist nicht der Fall, wenn Ihre Zuleitung nicht ausbalanciert war oder Sie sie außermittig einspeisen. Wenn Sie eine asymmetrische Stromverteilung anregen möchten, können Sie die Einspeisung aus der Mitte verschieben, vorzugsweise an einen Punkt, an dem die Impedanz der Antenne eng an die Impedanz der Speiseleitung angepasst ist.

Außerdem hat die Speiseleitung eine gewisse charakteristische Impedanz Z 0 , also können Sie keine aktuellen Distributionen haben, die zu gehen 0 an der Einspeisestelle. Wenn Sie das versuchen würden, würde die Leitung eine unendliche Impedanz sehen ( Z A N T = v A N T / ICH A N T = ∞ ), und so würde die gesamte Eingangsleistung über die Leitung zurückreflektiert.

Für einen Halbwellendipol ist die Eingangsimpedanz 73 + J 42.5 Ω ; somit gibt es eine reaktive Komponente, die eine Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom verursacht. Aus diesem Grund sehen Sie, dass die stehenden Wellen versetzt sind.

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