Rádióhullám

Rádióhullámok (elektromágneses hullámok)

A nyugvó elektromos töltések villamos teret, az állandó sebességgel, egy irányban haladó töltések (= egyenáram) mágneses teret hoznak létre. A gyorsuló (sebességük nagyságát ill. irányát változtató) töltések (= váltakozóáram) pedig elektromágneses teret létesítenek, azaz olyan teret, amelynek villamos és mágneses komponense is van.

A rezgőkörben ilyen elektromágneses tér jön létre. A zárt rezgőkörben (1. ábra) az erőterek szóródása, így kisugárzása kicsiny.

1. ábra

Ha a kondenzátor lemezeit egymástól eltávolítjuk (2. ábra), nyitott rezgőkör jön létre, amely szintén rezgőképes, de az erővonalak a rezgőkörből kiléphetnek, és mint elektromágneses hullámok, (vákuumban vagy a levegőben) közel a fény sebességével terjednek, elektromágneses teret hozva létre.

2. ábra

A nyitott rezgőkört antennának nevezik. A 3. ábrán látható (ún. dipól) antennáról az elektromágneses hullámok a következő módon szakadnak le:

A kiinduláskor (t=0) az antenna ágai által képzett kondenzátor töltetlen. Ha a kialakuló rezgés periódusideje T, a rezgés következő fázisában (t1 < T/4) a felső ág pozitív, az alsó ág negatív töltést nyer. A kialakuló villamos erőtér felülről lefelé mutat. A töltés maximális értékét t2 = T/4 időpontban éri el. Ez után a töltés csökkenni kezd (t3 > T/4), a kialakuló erővonalak összehúzódnak. A töltés megszűnésekor (t4 = T/2) az erővonalak kapcsolata az antennával megszűnik, önálló zárt kört alkotnak. Amikor pedig T5 > T/2 időpontban megkezdődik az antenna ágainak ellenkező polaritású töltődése, a keletkező erőtér a leszakadt erőtereket eltaszítja, és azok a fény sebességével távolodnak.

3. ábra

A villamos erőtérrel egyidejűleg mágneses erőtér is kialakul, amely ugyanúgy változik és hagyja el az antennát, de síkja merőleges a villamos erőtér síkjára. Így a kisugárzott elektromágneses hullám egymáshoz kapcsolt, egymásra merőleges villamos és mágneses erőtérből áll (4. ábra).

4. ábra

Az elektromágneses hullám erősségét a villamos összetevő térerősségével (E, mértékegysége: V/m, a gyakorlatban ennek törtrészei: a mV/m vagy μV/m is használatosak) szokták jellemezni. Kimutatható, hogy egy pontban az elektromágneses hullám térerőssége fordítottan arányos a sugárzótól mért távolsággal, és arányos a kisugárzott teljesítmény négyzetgyökével.

A kisugárzott elektromágneses hullámok polarizációja megállapodás szerint a kisugárzott elektromágneses rezgés villamos erőterének a síkja. A polarizáció síkjának azért van jelentősége, mert a vevőantennában (mint rezonáns rezgőkörben) a maximális energia akkor keletkezik, amikor az antenna polarizációs síkja megegyezik a vett jel polarizációjával.

Megjegyzés: A polarizációs sík a terjedés során megváltozhat. Pl. a rövidhullámú, térhullámokkal létesített összeköttetések során (ld. később) rendszerint ez a helyzet, így rövidhullámú antenna esetén nincs jelentősége, hogy milyen annak a polarizációja. A szokásos (pont-pont közötti) ultrarövidhullámú összeköttetéskor azonban a polarizációs sík nem fordul el, ezért fontos, hogy az adó- és vevőantenna polarizációs síkja azonos legyen.