Главная
Вибратор Герца (диполь Герца, антенна Герца) — простейшая антенна, устройство для излучения и приема электромагнитных волн. Представляет собой тонкий прямолинейный электрический проводник малой длины (по сравнению с длиной электромагнитной волны), по которому протекает переменный электрический ток. Первые опыты с такой антенной были осуществлены Герцем в 1886—1888 годах.
В электродинамике под диполем Герца понимают модель в виде элемента (короткого фрагмента) прямолинейного переменного электрического тока малой длины с постоянной по длине амплитудой и фазой колебаний. Поле излучения такого элементарного тока эквивалентно полю излучения электрического диполя, дипольный момент которого изменяется во времени по гармоническому закону, то есть эквивалентно полю, создаваемому двумя электрическими зарядами одинаковой (переменной во времени) величины и противоположного знака, расположенными на линии тока на его концах. Герцу принадлежит создание теории этого объекта.
История
Герц использовал медные стержни с металлическими шарами на концах, в искровой промежуток которых включалась катушка Румкорфа. Если на пару этих проводников подать достаточно высокое напряжение, в промежутке между ними произойдёт электрический пробой воздушного промежутка и проскочит искра, а в вибраторе возникнут электрические колебания с периодом меньше, чем время существования искры. Длина генерируемых электромагнитных волн будет примерно в два раза превышать размеры самого вибратора. Наименьший по длине из применявшихся Герцем вибраторов (0,26 м) позволял получить колебания с частотой порядка 5⋅108 Гц, что соответствует длине волны в 0,6 м. В опытах Герц также помещал вибраторы в фокусе вогнутых металлических зеркал для получения направленных плоских волн.
С помощью металлических зеркал и асфальтовой призмы Герц показал, что законы отражения и преломления электромагнитных волн невидимого спектра подчиняются законам геометрической оптики видимого спектра.
Герц также измерил скорость электромагнитной волны, создав стоячую волну и измерив её длину λ {displaystyle lambda } .
Симметричный вибратор
Симметричный вибратор, диполь — простейшая и наиболее распространённая антенна. В наиболее простом варианте он представляет собой прямолинейный проводник длиной 2 l {displaystyle 2l} радиуса a , {displaystyle a,} питаемый в середине длины от генератора токами высокой частоты.
Полуволновый вибратор
Полуволновой вибратор — модель реальной вибраторной антенны, представляющая собой прямолинейный идеальный тонкий проводник (нить тока), длина которого ( 2 l {displaystyle 2l} ) равна половине длины электромагнитной волны в среде, окружающей полуволновый вибратор. Полуволновым вибратором называют также широко распространенную на практике вибраторную антенну и излучающий элемент многоэлементных антенн в виде незамкнутого на концах проводника, общая электрическая длина которого 2 l {displaystyle 2l} близка к λ / 2 , {displaystyle lambda /2,} то есть используемую на частоте, близкой к частоте своего первого резонанса (первой моды колебаний).
Тонкий вибратор
Для волны длиной λ {displaystyle lambda } , если радиус проводников вибратора a ≪ l {displaystyle all l} и a ≪ λ {displaystyle all lambda } , то такой вибратор называется тонким.
Коротким называется вибратор, у которого длина l < λ / 2 {displaystyle l<lambda /2} ;
длинным называется вибратор, у которого l > λ / 2 {displaystyle l>lambda /2} .
Диаграммы направленности вибратора
В зависимости от отношения длины вибратора к длине волны и места включения в него фидера его диаграмма направленности принимает вид, изображённый на рисунке: