Radyo dalgaları bir devredeki akımdan tam olarak nasıl üretilir?

17 yaşındayım ve elektronikte yeniyim ve her şeyi çevrimiçi öğrendim ve bunu tüm kaynaklarla yapmaya devam etmeyi umuyorum. Etrafımda kazdık ve bu soruya kısa cevaplar bulamıyorum ...

Radyo dalgaları tam olarak nasıl yayılır ve birinin radyo dalgalarını gönderebileceği ve diğerinin bunları kesebileceği basit bir devre çifti nasıl oluşturabilirim?

Farklı kaynaklarda farklı şeyler okudum ve hepsini buraya bağlayacağım:

1. http://www.nrao.edu/index.php/learn/radioastronomy/radiowaves

Yukarıda belirtilen yer, radyo dalgalarının esasen EM (bunu biliyor) olduğunu iddia etmekte, ancak fotonlardan bahsetmektedir. Fotonlar tüm EM'lerin özüdür, ancak basit bir devrede pilden sadece akım akışı vardır. Tek yönlü bir akımdan nasıl foton üretebilirim?

2. http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs%20/Communications/3-how-do-you-make-a-radio-wave.html

Yukarıdaki site, sadece bir elektrik devresi olan bir elektrik alanına sahip olarak "bir radyo dalgası yapabileceğinizi" iddia etmektedir. Peki, bu mantıkla, herhangi bir elektrik devresi radyo dalgalarını nasıl üretiyor? Bu durumda, bir homopolar motor teknik olarak radyo dalgaları da üretecektir (tam bir devre, evet)? Böylece radyo dalgaları devrenin kaç kez açılıp kapandığına bağlı olarak bir düzende yayılacak, böylece sadece pili çıkarıp tekrar devreye sokarak verileri desenlerle kodlayabilir miyim? Anlamıyorum. Kimse bu makaleye daha fazla açıklık getirebilir mi?

Yapmak istediğim, bakırdan iki basit devre yapmak ve diğer devrenin yakalayacağı ve kablosuz olarak bir LED'i açmak için bir AND geçidi kullanacağı bir radyo dalgası üretmektir.

Ancak, radyo dalgalarının nasıl yayıldığını tam olarak anlamıyorum!

Kuantum fiziğine girmek istemediğiniz sürece fotonlar için endişelenmeyin. Bir foton, aynı zamanda bir dalga olan elektromanyetik radyasyonun kuantumudur. RF mühendisliğinde henüz kuantum etkilerinin geçerli olduğu bir uygulama bulamadım.

Tüm elektronik devrelerde iki alan vardır: elektrik ve manyetik. Elektrik alanı gerilimlerle, manyetik akımlar ile ilişkilidir.

Güçlü elektrik alanları oluşturan bileşenlerimiz var: kapasitörler.

Ayrıca güçlü manyetik alanlar oluşturan bileşenlerimiz var: indüktörler.

Bu bileşenlerin her birinde, bir tür alanı baskın olarak görüyoruz. Ancak manyetik alanı bir indüktör aracılığıyla hızla değiştirirsek ne olacağını düşünün, örneğin güçlü bir sabit mıknatıs geçirerek: indüktörün terminalleri arasında bir voltaj olacaktır. Bu voltaj bir elektrik alanıdır. Buna Faraday'ın indüksiyon yasası diyoruz .

Benzer bir şey bir kapasitörde de olabilir. Elektrik alanını değiştirmek için bir akım olmalıdır. Veya elektrik alanını değiştirmeyi başarırsanız, bir yerde bir akım bulacaksınız. Bir kondansatörün içindeki elektrik alanını manipüle etmek, bir mıknatısı bir bobinden atmaktan daha zordur, ancak uygun bir deney aparatı kurabilirseniz, bunun doğru olduğunu göreceksiniz.

Böylece, değişen bir elektrik alanı manyetik bir alan oluşturabilir. Değişen bir manyetik alan bir elektrik alanı oluşturabilir.

Elektromanyetik radyasyon, birbirlerini boş alanda oluşturan bu iki alandır. Elektrik alanı değişir, hemen önündeki manyetik alanda bir değişiklik yaratır, hemen önündeki elektrik alanında bir değişiklik yaratır ...

Bu alanların böyle boş alanlara yayılmasını sağlamak için, her ikisini de faz halinde, birbirine dik olarak oluşturmanız gerekir. Bu nedenle bir kapasitör iyi bir anten değildir: güçlü bir elektrik alanı oluşturur, ancak manyetik alan nispeten küçüktür. Biraz yayılır, ancak çoğunlukla elektrik alanında sıkışır, yayılamaz, çünkü kapasitörden uzaklaştıracak manyetik alanı yoktur. Aynı durum, akım ve gerilim, manyetik ve elektrik değiştirilmiş bir indüktör için de geçerlidir. Bakınız Bir indüktör neden iyi bir anten değil?

Antenler sadece sızdıran indüktörler veya kapasitörlerdir. Birçok anten aynı anda hem eşittir, hem de empedansları endüktif veya kapasitif olmaktan ziyade tasarım frekansında tamamen dirençlidir. Akıllı geometri sayesinde, daha sonra yayılan dik ve faz içi manyetik ve elektrik alanlar yaratırlar.

Elektrik alanı hızla değiştiğinde radyo dalgaları üretilir: alternatif bir akım olmalıdır.

Bir elektrik alanı uzaya yayılır. Bir elektrik alanını değiştirdiğinizde, uzaktaki kısımları anında değişmez. Değişim ışık hızı ile sınırlıdır. Elektrik alanını dalgalandırırsanız, bir dalga yaratırsınız.

Bunu bir elektrik alanı tarafından her yere nüfuz eden alan olarak düşünebilirsiniz; devreniz sadece su yüzeyini bozmak gibi bir rahatsızlık yaratır. Rahatsızlık, bir havuzdaki dalgalanmalar gibi ışık hızında gider. Devrenizde sürekli DC akışı varsa, arıza sadece açtığınızda ve kapattığınızda ortaya çıkar.

(Gerçekten de, elektrikli ekipman açıldığında ve kapandığında parazite neden olur: röleler, anahtarlar, elektrikli motor fırçalarının değişimi veya kıvılcım oluşturan herhangi bir şey: hepsi yayılır ve radyo iletişimine veya hassas ekipmanlara müdahale edebilir.)

Radyo ileten devreler yaymak için optimize edilmiştir; tasarımcıların radyasyonlarını en aza indirmesi gereken devrelerde (çoğu devre olan) kaçınmaya çalıştıkları şeyleri kasten yaparlar. Vericiler bazı yüksek frekanslı AC'yi güçlendirir ve bir antene enerji verir .

Birçok anten türü vardır ve hepsinin nasıl çalıştığı büyük bir konudur. Bir antenin bir örneği, basit bir bir dipol yarım dalga boyu: ters yönde bakan iki uzun iletkenler, her biri, bir çeyrek dalga uzunluğunda uzun.

James Clerk Maxwell, şu anda Maxwell Denklemleri olarak adlandırılan elektrik ve manyetizmayı tanımlayana kadar radyo dalgaları açıklanmadı. Bir vektör taşı hesabı kullanırlar ve basit olmaktan uzaktırlar. Sorunuz için ivme kazanıyor. Akan akım radyo üretmez. Elektronlar, ileri geri gitmek gibi, hızlanmak zorundadır. Elektronlar teller arasında çok yavaş hareket ederler, ancak tellere AC uygulayarak alternatif bir elektrik alanı ile çok kısa mesafelerde çok hızlı bir şekilde ileri geri sallayabilirsiniz. Elektronlar ters yöne döner ve yayılır. Değişen bir elektrik alanı manyetik bir alan ve değişen bir manyetik alan bir elektrik alanı üretir. Elektrik ve manyetik alanlar telden sıkışmış ve ışık hızında uçuyormuş gibi.

Ayrıca bir daireye giderek (genel olarak yön değiştirerek) hızlanma elde edebilirsiniz ve bu şekilde çalışan vericiler vardır. Daire içinde bir tel ile değil, vakumdaki elektronlar güçlü bir manyetik alandan bir daire içinde çok hızlı gidiyor. Eski mikrodalga fırın devrelerinde bu işi yapan güzel mıknatıslar var. Arama "magnetron".

Radyoyu göstermenin basit yolu, orijinal deneyleri bir kıvılcım aralığı vericisi ve telin döngüsü ile alınan güçten bir kıvılcım görmek için küçük bir boşlukla çoğaltmaktır. Kıvılcım boşlukları ve radyo dalgaları üzerinde arama yapın. Eğer bir tane yaparsanız, insanların AM radyolarla ilgili deneylerinizi her yönden alacağına dikkat edin.

Doğanın şaşırtıcı bir gerçeği Maxwell denklemleri ile ortaya çıkar ve telsizi uzun mesafeli iletişim için yararlı kılan şey budur. Her yöne yayılan herhangi bir şeyin, mesafenin karesiyle düşen güce (yoğunluk) sahip olmasını bekleriz - 1 / (r ^ 2) 'de olduğu gibi. Radyo algılama buna dayalı olsaydı, işe yaramazdı. Ancak, güç kare ile düştükçe, genlik gücün karesiyle orantılıdır ve 1 / r olarak düşer. Ve radyoda tespit ettiğimiz alanın genliğidir (veya bir tel antenindeki elektronlarda indüklenen hareket). Bir vericiden 1km uzaktaysanız ve 100km uzaktaki bir noktaya giderseniz, sinyal genliği sadece 1/100 kadar güçlüdür - bir değer yükselticileri kolayca işleyebilir. Radyo güce dayalı olsaydı, değer 1/10000 olurdu. 5000km (1 / 25.000,

Fotonları görmezden gelirdim. Radyodan farklı olarak, bir foton frekans tarafından belirlenen enerjiye sahiptir ve radyo için kuantum mekaniğine ihtiyacınız yoktur.

Sinyal gücü, E alanları için bir kare fonksiyonu olarak düşer, çünkü yayılan sinyalin kapsadığı alan mesafenin karesi olarak, yarıçap olarak artar.

Fotonlarla ilgili nokta, sanırım ... Anahtar, fotonların ışıkta sınıflandırılan bir frekansta kuantum olması, radyo dalgalarının ışığın altında bir frekansta kuantum olmasıdır. Ama gerçekten bilmiyorum. Ona ihtiyacınız olduğunda Richard Feynman nerede ...