مقاومت تابشی

مقاومت تابشی بخشی از مقاومت الکتریکی نقطه تغذیه آنتن است که در اثر تابش امواج الکترومغناطیسی از آنتن ایجاد می‌شود. در ارسال رادیویی، یک فرستنده رادیویی به آنتن متصل می‌شود. فرستنده جریان متناوب با فرکانس رادیویی تولید می‌کند که به آنتن اعمال می‌شود و آنتن انرژی جریان متناوب را به صورت امواج رادیویی می‌تاباند. از آنجا که آنتن در حال جذب انرژی است که از فرستنده تابش می‌کند، پایه‌های ورودی آنتن در برابر جریان از فرستنده مقاومت می‌کنند. برخلاف سایر مقاومت‌های موجود در مدارهای الکتریکی، مقاومت تابشی به دلیل مخالفت (مقاومت ویژه) ماده رساناهای آنتن با جریان الکتریکی نیست. این یک مقاومت مجازی است که به دلیل تلف انرژی آنتن به صورت امواج رادیویی است. مقاومت تابشی $R_{\text{R}}$

می‌تواند به عنوان مقدار مقاومتی که همان مقدار انرژی تابیده‌شده به‌صورت امواج رادیویی توسط آنتن با جریان ورودی آنتن که از آن عبور می‌کند. تعریف شود. از قانون ژول، برابر است با کل توان

P_{\text{R}}

تابیده‌شده به صورت امواج رادیویی توسط آنتن تقسیم بر مربع جریان موثر

I_{\text{rms}}

به پایه‌های آنتن:

R_{\text{R}}=P_{\text{R}}/I_{\text{rms}}^{2}

.

مقاومت تابشی توسط هندسه آنتن و فرکانس کاری تعیین می‌شود. کل مقاومت نقطه-تغذیه در پایه‌های آنتن برابر با مقاومت تابشی به‌علاوهٔ مقاومت اتلاف در اثر تلفات اهمی در آنتن است. در یک آنتن گیرنده، مقاومت تابشی نشان دهنده مقاومت منبع آنتن است و بخشی از توان رادیویی دریافت‌شده توسط مقاومت تابشی مصرف می‌شود، بیانگر امواج رادیویی که توسط آنتن تابیده‌شده (پراکنده می‌شود).

مقاومت تابشی آنتن‌های متداول


آنتن	اهم مقاومت تابشی	منبع
دوقطبی نیم-موج تغذیه-مرکزی	73.1	Kraus 1988 Balanis 2005
دوقطبی کوتاه طول $\lambda /50<L<\lambda /10$	$20\pi ^{2}{\Big (}{L \over \lambda }{\Big )}^{2}$	Kraus 1988 Balanis 2005
تک‌قطبی ربع-موج با تغذیه-پایه روی زمین کاملاً رسانا	۳۶٫۵	Balanis 2005 Stutzman & Thiele 2012
تک قطبی کوتاه $L\ll \lambda /4$ روی زمین کاملاً رسانا	$40\pi ^{2}{\Big (}{L \over \lambda }{\Big )}^{2}$	Stutzman & Thiele 2012
آنتن حلقوی تشدیدی، محیط‌دایره 1 $\lambda$	۱۰۰~	Weston 2017 Schmitt 2002
حلقوی کوچک مساحت $A$ با $N$ دور (محیط‌دایره $\ll \lambda /3$ )	$320\pi ^{4}{\Big (}{NA \over \lambda ^{2}}{\Big )}^{2}$	Kraus 1988 Balanis 2005
حلقه کوچک مساحت $A$ با $N$ دور روی هسته فریت با نفوذ پذیری نسبی مؤثر $\mu _{\text{eff}}$	$320\pi ^{4}{\Big (}{\mu _{\text{eff}}NA \over \lambda ^{2}}{\Big )}^{2}$	Kraus 1988 Milligan 2005

رابطه تک‌قطبی و دوقطبی

R_{\text{R}}=40\pi ^{2}{\Big (}{L/2 \over \lambda }{\Big )}^{2}=10\pi ^{2}{\Big (}{L \over \lambda }{\Big )}^{2}\qquad

(تک‌قطبی طول L/2)

مقایسه این با فرمول دو قطبی کوتاه نشان می‌دهد که تک‌قطبی نیمی از آن مقاومت تابشی را دارد

R_{\text{R}}=20\pi ^{2}{\Big (}{L \over \lambda }{\Big )}^{2}\qquad \qquad \qquad

(دوقطبی طول L)

تعریف متغیرها

نماد	واحد	تعریف
$\lambda$	متر	طول‌موج امواج رادیویی
$\pi$	هیچ	ثابت = ۳٫۱۴۱۵۹
$\mu _{\text{eff}}$	هیچ	تراوایی نسبی مؤثر میله فریت در آنتن
$A$	متر	سطح مقطع آنتن حلقه
$f$	هرتز	فرکانس امواج رادیویی
$I_{\text{IN}}$	آمپر	جریان آرام‌اس به پایانه‌های آنتن
$I_{\text{0}}$	آمپر	حداکثر جریان RMS در عنصر آنتن
$I_{\text{1}}$	آمپر	جریان RMS در یک نقطه دلخواه در اِلمان آنتن
$L$	متر	طول آنتن
$N$	هیچ	تعداد دورهای سیم در آنتن حلقوی
$P_{\text{IN}}$	وات	توان الکتریکی تحویل‌داده شده به پایانه‌های آنتن
$P_{\text{R}}$	وات	توان تابیده‌شده توسط آنتن به صورت امواج رادیویی
$P_{\text{L}}$	وات	توان مصرف‌شده در مقاومت اتلاف آنتن
$R_{\text{R}}$	اهم	مقاومت تابشی آنتن
$R_{\text{L}}$	اهم	مقاومت اتلاف معادل آنتن در پایانه‌های ورودی
$R_{\text{IN}}$	اهم	مقاومت ورودی آنتن
$R_{\text{R0}}$	اهم	مقاومت تابشی در نقطه بیشینه جریان آنتن
$R_{\text{R1}}$	اهم	مقاومت تابشی در نقطه دلخواه آنتن

یادداشت

↑ Feynman, Leighton & Sands 1963.
↑ "Radiation Resistance". ATIS Telecom Glossary. Alliance for Telecommunications Industry Solutions. 2019. Retrieved 14 May 2020.
↑ "Radiation Resistance". ATIS Telecom Glossary. Alliance for Telecommunications Industry Solutions. 2019. Retrieved 14 May 2020.
↑ Yarman, Binboga S. (2008). Design of Ultra Wideband Antenna Matching Networks. Springer Science and Business Media. p. 22. ISBN 978-1-4020-8417-1.
↑ Yarman, Binboga S. (2008). Design of Ultra Wideband Antenna Matching Networks. Springer Science and Business Media. p. 22. ISBN 978-1-4020-8417-1.
↑ Some derivations use the peak sinusoidal current $I_{\text{p}}={\sqrt {2}}I_{\text{rms}}$ instead of the rms current and the equivalent version of Joule's law: $R_{\text{R}}=2P_{\text{R}}/I_{\text{p}}^{2}$
↑ Balanis 2005.
↑ Kraus 1988, p. 32.
↑ Balanis 2005, p. 83–85.
↑ Due to end effects a finite thickness dipole is not resonant at a length of one-half wavelength $0.5\lambda$ but has inductive reactance. A typical thin dipole is actually resonant (has no reactance) at a slightly shorter length of around $0.475\lambda$ , at which its radiation resistance is about 67 ohms.Wallace, Richard; Andreasson, Krister (2005). Introduction to RF and Microwave Passive Components. Artech House. p. 77. ISBN 978-1-63081-009-2.

منابع

Feynman, Richard P.; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew (1963). The Feynman Lectures on Physics, Vol. I. Addison-Wesley. ISBN 978-0-465-04085-8.
Balanis, Constantine A. (2005). Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Ed. John Wiley and Sons. ISBN 0-471-66782-X.
Kraus, John D. (1988). Antennas, 2nd Ed. Tata McGraw-Hill. ISBN 0-07-463219-1.
Milligan, Thomas A. (2005). Modern Antenna Design, 2nd Ed. John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-45776-3.
Schmitt, Ron (2002). Electromagnetics Explained: A Handbook for Wireless RF, EMC, and High-Speed Electronics. Newnes. ISBN 978-0-7506-7403-4.
Stutzman, Warren L.; Thiele, Gary A. (2012). Antenna Theory and Design. John Wiley. ISBN 978-0-470-57664-9.
Weston, David (2017). Electromagnetic Compatibility: Principles and Applications, 2nd Ed. CRC Press. ISBN 978-1-351-83049-2.

جستارهای وابسته

[FOOTNOTEFeynmanLeightonSands1963-1] Feynman, Leighton & Sands 1963.

[ATIS-2] "Radiation Resistance". ATIS Telecom Glossary. Alliance for Telecommunications Industry Solutions. 2019. Retrieved 14 May 2020.

[ATIS2-3] "Radiation Resistance". ATIS Telecom Glossary. Alliance for Telecommunications Industry Solutions. 2019. Retrieved 14 May 2020.

[Yarman2-4] Yarman, Binboga S. (2008). Design of Ultra Wideband Antenna Matching Networks. Springer Science and Business Media. p. 22. ISBN 978-1-4020-8417-1.

[Yarman3-5] Yarman, Binboga S. (2008). Design of Ultra Wideband Antenna Matching Networks. Springer Science and Business Media. p. 22. ISBN 978-1-4020-8417-1.

[AlternateForm-6] Some derivations use the peak sinusoidal current $I_{\text{p}}={\sqrt {2}}I_{\text{rms}}$ instead of the rms current and the equivalent version of Joule's law: $R_{\text{R}}=2P_{\text{R}}/I_{\text{p}}^{2}$

[FOOTNOTEBalanis2005-7] Balanis 2005.

[FOOTNOTEKraus198832-8] Kraus 1988, p. 32.

[FOOTNOTEBalanis200583–85-9] Balanis 2005, p. 83–85.

[Wallace2-10] Due to end effects a finite thickness dipole is not resonant at a length of one-half wavelength $0.5\lambda$ but has inductive reactance. A typical thin dipole is actually resonant (has no reactance) at a slightly shorter length of around $0.475\lambda$ , at which its radiation resistance is about 67 ohms.Wallace, Richard; Andreasson, Krister (2005). Introduction to RF and Microwave Passive Components. Artech House. p. 77. ISBN 978-1-63081-009-2.