등방성 방열기

이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다. 신뢰할 수 있는 출처에 인용문을 추가하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. 공급되지 않은 재료는 도전하여 제거할 수 있다. 출처 찾기: "등방성 방열기" – 뉴스 · 신문 · 도서 · 학자 · JSTOR (2013년 2월) (이 템플릿 메시지 제거 방법과 시기 학습)

등방성 라디에이터는 모든 방향에서 동일한 강도의 방사선을 방출하는 전자기 또는 음파의 이론적 지점 공급원이다. 선호되는 방사선 방향은 없다. 그것은 원천에 중심을 둔 구체에 걸쳐 사방으로 균일하게 방사한다. 예를 들어 안테나 이득 결정 시 등방성 방사선은 다른 선원을 비교하는 기준 방사기로 사용된다. 전자파의 일관성 있는 등방성 라디에이터는 이론적으로는 불가능하지만 일관성이 없는 라디에이터를 만들 수 있다. 소리는 종파이기 때문에 등방성 방음기가 가능하다.

관련 없는 용어인 등방성 방사선은 모든 방향에서 동일한 강도를 갖는 방사선을 의미하므로 등방성 라디에이터는 등방성 방사선을 방출하지 않는다.

물리학

이 섹션은 검증을 위해 추가 인용구가 필요하다. 신뢰할 수 있는 출처에 인용문을 추가하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. 공급되지 않은 재료는 도전하여 제거할 수 있다. 출처 찾기: "등방성 방열기" – 뉴스 · 신문 · 도서 · 학자 · JSTOR (2017년 9월) (이 템플릿 메시지 제거 방법과 시기 학습)

물리학에서 등방성 라디에이터는 점 방사선 또는 음원이다. 멀리서 보면 태양은 전자기 방사선의 등방성 방열기다.

안테나 이론

안테나 이론에서 등방성 안테나는 모든 방향에서 동일한 전파 강도를 발산하는 가상의 안테나다. 따라서 모든 방향에서 0dBi(동방성 대비 dB)의 방향성을 갖는다고 한다. 완전히 비방향이기 때문에 방향 안테나를 비교할 수 있는 가상의 최악의 경우 역할을 한다.

실제로 선형 양극화의 일관성 있는 등방성 방열기는 불가능하다는 것을 보여줄 수 있다. 그것의 방사선장은 모든 방향에서 동시에 헬름홀츠 파동 방정식(맥스웰 방정식에서 파생됨)과 일치할 수 없었다. 방사 패턴의 먼 장에서 가상의 포인트 소스를 둘러싸고 있는 큰 구역을 고려하여 그 반경에서 합리적인 영역에 걸친 파동이 본질적으로 평면적이 되도록 한다. 먼 장에서 자유 공간에 있는 평면파의 전기장(및 자기장)은 항상 파형의 전파 방향에 수직이다. 그래서 전장은 모든 곳의 구 표면과 접하고, 그 표면을 따라 계속 이어져야 할 것이다. 그러나 털복숭이 볼 정리는 구의 표면에 접하는 연속 벡터장이 구의 하나 이상의 지점에서 0으로 떨어져야 한다는 것을 보여주는데, 이는 선형 양극화가 있는 등방성 라디에이터의 가정과 일치하지 않는다.

일관성 없는 등방성 방사선이 가능하며 맥스웰 방정식을 위반하지 않는다.^{[citation needed]} 음향 등방성 방사기는 가스나 액체의 음파가 가로파가 아닌 세로파이기 때문에 가능하다.

실제로 등방성 안테나는 존재할 수 없지만 실제 안테나의 방향성을 계산하는 비교 기준으로 사용된다. 안테나 효율을 곱한 안테나의 방향성과 동일한 안테나 게인 $G{\displaystyle }$ ${\$은 안테나로부터 주어진 거리(최대 방사선 방향)에서 수신된 무선 전력의 강도 $I{\displaystyle }$ ${\$단위 면적당 전력)의 비율로 정의된다.${\displaystyle {\text{동일}}_{}}$한 거리에 있는 완벽한 무손실 동위원소 안테나에서$$ 받은 $강도{\displaystyle {}_{}}$ I${\discyle$ \$scriptstyle$ I_{\text${iso}}$에 대한 설명. 이를 등방성 이득이라고 한다.

${\displaystyle G={I \over I_{\text{iso}}\,}$

게인은 흔히 데시벨(dB)이라고 하는 로그 단위로 표현된다. 등방성 안테나와 관련하여 게인을 계산할 때 이를 데시벨 등방성(dBi)이라고 한다.

${\displaystyle G\mathrm {(dBi)} =10\log {I \over I_{\text{iso}}\,},}$

모든 방향에서 평균을 낸 완벽히 효율적인 안테나의 이득은 단결, 즉 0dBi이다.

등방성수신기

EMF 측정 어플리케이션에서, 등방성 수신기(일명 등방성 안테나)는 등방성 수신 패턴에 근접한 안테나를 가진 보정된 무선 수신기다. 즉, 어떤 방향에서든 전파에 대한 감도가 거의 같다. 전자기원을 측정하고 안테나를 교정하는 현장 측정 기구로 사용된다. 등방성 수신 안테나는 일반적으로 짧은 이중극 또는 소형 루프 안테나처럼$$전방위형 ${\displaystyle \sin (\theta )}$ ${\displaystyle \sin(\theta )}$의 방사선 패턴을 가진 3개의 직교 안테나 또는 감지 장치에 의해 근사치된다.

측정의 정확도를 정의하는 데 사용되는 파라미터를 등방성 편차라고 한다.

광학

광학에서 등방성 라디에이터는 빛의 점원이다. 태양은 등방성 라디에이터에 가깝다. 플레어나 채프 같은 특정 군수품은 등방성 방열기 특성을 가지고 있다. 라디에이터가 등방성인지 여부는 램버트의 법칙을 준수하는지 여부와 무관하다. 라디에이터로서, 구형의 검은 몸체는 둘 다이며, 평평한 검은 몸체는 람베르티안이지만 등방성이 아니며, 평평한 크롬 시트는 둘 다 아니며, 대칭에 의해 태양은 등방성이지만 사지 다크닝 때문에 람베르티안은 아니다.

소리

등방성 방음기는 모든 방향에서 동일한 음량을 발산하는 이론적 확성기다. 음파는 세로파이기 때문에 일관된 등방성 방음기가 가능하다. 예를 들어 시간에 따라 표면이 방사상으로 팽창하고 수축하면서 공기를 밀어내는 진동하는 구형 막이나 다이어프램이 있다.^[1]

등방성 안테나의 개구부 유도

등방성 안테나의 구멍은 열역학적 인수에 의해 유도될 수 있다.^[2][3][4] 열강 CA 내에 위치한 이상적인 (무손실) 등방성 안테나 A가 대역 통과 필터 F를_ν 통해 다른 열강 CR의 일치하는 저항기 R에 무손실 전송선을 통해 연결되었다고 가정한다(안테나, 라인 및 필터의 특성 임피던스가 모두 일치). 두 캐비티는 동일한 온도 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle T}$에 있다$.$ 필터 F는_ν $\nu {\displaystyle }$ ${\displaystyle \nu}$에서 $to$ + ${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ { ${\displaysty \nu +\Delta \nu}$까지의 좁은 주파수 대역을 통해서만 허용한다$.$ 두 캐비티는 안테나 및 저항기와 평형에서 모두 흑체 방사선으로 채워진다. 이 방사선의 일부는 안테나에 의해 수신된다. ${\displaystyle {이}_{}}$ 전력 P $A{\displaystyle {}_{}}$ ${\$$A}}$ 주파수 대역 내에서$$ $\Delta {\displaystyle \mathrm{}}$ Δ ${\displaystyle \Delta \nu }}$이 전송선과_ν 필터 F를 통과하여$$ 저항기의 열로 소멸된다. 나머지는 필터에 의해 안테나로 반사되어 캐비티로 재방사된다. 또한 저항기는 온도 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle T}$에서 분자의 임의 운동으로 인해 Johnson-Nyquist 노이즈 전류를 생성한다$.$ 이 전력 ${\displaystyle P_{}}$ R ${\$주파수 대역 $\Delta {\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle \Delta \nu}$ 내의 $R$$}}$이(가) 필터를 통과하여$$ 안테나에 의해 방사된다. 전체 시스템이 동일한 온도에 있기 때문에 열역학적 평형 상태에 있다; 충치 사이에 순전력이 전달되지 않을 수 있다. 그렇지 않으면 하나의 충치가 가열되고 다른 하나의 충치는 열역학 제2법을 위반하여 냉각될 것이다. 따라서 양방향의 동력 흐름은 같아야 한다.

${\displaystyle P_{\text{A}}=P_{\text{R}}$

캐비티 내 무선 소음이 양극화 상태가 동일하게 혼합되어 있는 비극화된다. 그러나 단일 출력을 가진 안테나는 극성이며, 두 직교 양극화 상태 중 하나만 수신할 수 있다. 예를 들어, 선형 편광 안테나는 안테나의 선형 요소에 수직인 전기장을 가진 전파 구성요소를 수신할 수 없다. 마찬가지로 우측 원형 편광 안테나는 좌측 원형 편광파를 수신할 수 없다. 따라서 안테나는 양극화와 일치하는 캐비티에서 전력 밀도 S의 구성 요소만 수신하며, 이는 전체 전력 밀도의 절반이다.

${\displaystyle S_{\text{matched}={1 \over 2}S}$

$B{\displaystyle {}_{}}$ ${\$이(가) 캐비티에서$$ 단위 면적(미터²)당 단위 고형각(스테라디안)당 흑체 방사선의 검정력이라고 가정하고$$, 주파수 $\nu {\displaystyle }$ ${\displaystyle \nu}$ 및$$ 온도 $T{\displaystyle }$ ${\displaystystyty T}$ If ${\displaystyle A_{\text{e}}(\theta ,\phi )}$ is the antenna's aperture, the amount of power in the frequency range ${\displaystyle \Delta \nu }$ the antenna receives from an increment of solid angle ${\displaystyle d\Omega =d\theta d\phi }$ in the direction ${\displaystyle \theta$$,\phi }$은(는)

${\displaystyle dP_{\text{A}(\theta ,\phi )=A_{\text{e}(\theta ,\phi )S_{\text{matched}\Delta \nu d\Oomega ={1\{{}A_{\text{e})(\theta ,\phi )B_{\nu }\Delta \nu d\Oomega}}$

안테나가$$ 수신하는 주파수 범위 $\Delta {\displaystyle \mathrm{}}$ Δ ${\displaystyle \nu }$ ${\displaystyle \Delta \nu }$에서 총 전력을 찾기 위해 모든 방향으로 통합된다(솔리드 각 4 ${\displaystyle \pi }$ ${\displaystyle 4\pi$ $\}).$

${\displaystyle P_{\text{A}}={1 \{1 \over 2}\int \limits _{4\pi }A_{\text{e}(\theta ,\phi )B_{\nu }\Delta \nu d\Oomega }}}$

안테나는 등방성이므로 A ${\displaystyle e}$ (${\displaystyle }$apert , ${\displaystyle )}$) = A ${\displaystyle e_{}}$ ${\$이다.$A_{\text{e}}$ 어느 방향으로든$$. 그래서 조리개는 적분 밖으로 움직일 수 있다. 마찬가지로 공동의$$ 광도 $B{\displaystyle {}_{}}$ ${\$은(는) 어느 방향에서나 같다.

${\displaystyle P_{\text{A}}={1}A_{\text{e}}}}B_{\nu }\Delta \nu \int \limits _{4\pi }d\Oomega }$

${\displaystyle P_{\text{A}}=2\pi A_{\text{e}}}B_{\nu }\Delta \nu }$

전파는 주파수가 낮기 때문에 Rayleigh-Jeans 공식은 흑체 스펙트럼 광도의^[5] 매우 가까운 근사치를 제공한다.

${\displaystyle B_{\nu }={2\nu ^{2}kT \over c^{2}}={2kT \over \lambda ^{2}}}$

그러므로

${\displaystyle P_{\text{A}}={4\pi A_{\text{e}kT \over \lambda ^{2}}\Delta \nu }}$

주파수 범위 ${\displaystyle \Delta }$ noise ${\displaystyle \Delta \nu}$의 온도 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle T}$에서 저항기가 생성하는 존슨-나이키스트$$ 소음 전력은

${\displaystyle P_{\text{R}}=kT\Delta \nu }$

공극이 열역학적 평형 $P{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle A_{}}$= ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle R_{}}$ ${\$$A}}=P_{\text{$$R$ 그러니까

${\displaystyle {4\pi A_{\text{e}kT \over \lambda ^{2}}\Delta \kT\Delta \nu}}$

참고 항목

• 방사선 패턴
• 전자 평면 및 H 평면

참조

외부 링크

• 등방성 방사기, 마츠너 및 맥도날드, arXiv 안테나
• 안테나 D.제프리스
• 등방성 라디에이터 AMS 용어집
• 미국 특허 4,130,023 - 확성기 성능 테스트 및 평가 방법 및 장비
• 치명적이지 않은 개념 - 공군의 지능에 대한 시사점 1994년 겨울
• 용어집
• 우주 마이크로파 배경 - 소개
• 등방성 방사기 홀론 공과대학교