No puedo entender la siguiente ilustración de wikipedia:
Muestra la antena en ángulo recto con respecto a la dirección de desplazamiento de la onda EM. La longitud de onda se mide en la dirección de desplazamiento. Entonces, ¿por qué es importante la longitud relativa de la antena a la longitud de onda?
Supongamos que tiene una antena receptora, dipolo, Ignore la existencia de espacio libre alrededor de la antena (ignore esa longitud de onda) y solo piense en la porción del campo electromagnético que se encuentra inmediatamente alrededor de la antena. El campo ejerce una fuerza sobre los electrones en la antena, perpendicular a la propagación de la onda (o más precisamente, en la misma dirección que la polarización de la onda). De ahí proviene el ángulo recto.
La longitud de onda de la onda en el espacio es irrelevante, hasta ahora, debido a que los elementos de la antena no la ven, solo ven un campo de oscilación local.
Ahora piensa en lo que sucede en el conductor de la antena. Hay una fuerza que hace que los electrones se muevan (una corriente). Por otro lado, la antena tiene extremos y la corriente no puede fluir hacia el final de un cable (fuera de las condiciones que no se aplican aquí).
Considere solo el campo que incide sobre algunos electrones cerca de la mitad de la antena e ignore el resto del campo. Pueden comenzar a moverse, y al igual que cualquier otro cambio en la corriente en un conductor, se propaga, como una onda, a lo largo del conductor a una velocidad cercana (pero no igual a) a la velocidad de la luz. . Cuando este cambio llega a un extremo del cable, la corriente ya no puede fluir allí, por lo que al igual que cualquier onda que golpea un obstáculo, se refleja y llega a su punto de inicio, y hay ondas estacionarias dentro de la antena.
Has indicado que ya entiendes la idea de las ondas sonoras y las ondas estacionarias en una tubería, por lo que me saltaré más detalles allí. Solo tenga en cuenta que la analogía adecuada desde la perspectiva del análisis de las ondas estacionarias es:
No existe una analogía directa obvia para la interacción de la onda EM, ya que se extiende a lo largo de toda la longitud, es como si tuviéramos una serie de ventiladores en la tubería, no como una onda de presión externa que pasa por una abertura.
Para resumir: las dos longitudes son similares no porque la extensión de la onda en el espacio libre se relacione de alguna manera con la extensión del cable a pesar de estar en ángulos rectos, sino porque hay dos fenómenos de onda de la misma frecuencia y casi el misma velocidad de propagación.
Entonces, ¿por qué es importante la longitud relativa de la antena a la longitud de onda?
Una antena monopolo (por ejemplo) puede ser "corta" y captará una señal que es proporcionalmente más pequeña Y se verá como una impedancia que es altamente capacitiva para el receptor. La parte "resistiva" de la señal también será muy pequeña: -
Imagentomadadesde
Esto es bueno para las radios de cristal, ya que (digamos) una longitud de 0.05 \ $ \ lambda \ $ puede sintonizar de forma reactiva con una bobina y producir un factor Q decente para proporcionar una buena selectividad en la radio de cristal.
Por otro lado, para una antena transmisora, esto es problemático porque tienes que hacer dos cosas: -
Por lo tanto, las antenas de transmisión se eligen para que tengan una longitud que simplifique la interfaz eléctrica. Por ejemplo, a 0.25 \ $ \ lambda \ $ la impedancia es puramente resistiva a aproximadamente 37 ohmios. Incluso puede elegir una longitud que sea un poco corta de 0.5 \ $ \ lambda \ $ y obtener una resistencia de más de 2000 ohmios sin parte reactiva.
Si vas a longitudes de antena más grandes, obtendrás un patrón repetido: -
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La base del gráfico está en MHz con una onda de un cuarto que está en 2.5 MHz. La parte reactiva de la impedancia es azul y la resistiva es roja con ambos en ohmios a lo largo del eje y. Existen algunas discrepancias en las amplitudes entre las dos imágenes, pero este no es el punto, el punto es que la longitud de la antena afecta mucho a la impedancia y avanza y se repite a medida que avanza de una antena eléctricamente corta a una antena eléctricamente larga.
En cuanto al patrón de antena, un dipolo se ve así con la antena vertical y en el centro: -
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