Jak działa antena?

Antena to urządzenie przeznaczone do odbioru fal elektromagnetycznych, które potocznie są po prostu nazywane sygnałem. Artykuł, który właśnie czytasz ma na celu krótkie omówienie elementarnych praw pozwalających działać różnym rodzajom anten. Sam temat jest bardzo obszerny i zawiera w dużej mierze zagadnienia z dziedziny fizyki.    We wstępie artykułu wspomnieliśmy, że działanie anteny jest związane bezpośrednio z falą elektromagnetyczną, czyli z propagacją zaburzeń pola elektromagentycznego. Pole jest w uproszczeniu przestrzennym rozkładem jakiejś wielkości fizycznej. Możemy to sobie wyobrazić jako zbiór punktów wokół jakiegoś obiektu. Każdy taki punkt posiada przypisaną wielkość danego zjawiska. Na przykład dla pola elektrycznego będą to punkty określające m.in. natężenie pola w tymże miejscu. Pole elektromagentyczne składa się z dwóch takich pól – elektrycznego oraz magnetycznego. Dlaczego zostały one połączone w jeden termin? Ponieważ okazuje się, że potrafią się one wzajemnie wytwarzać. Zmienne pole elektryczne generuje zmienne pole magnetyczne i na odwrót. Wracając do tematu głównego, aby wytworzyć falę elektromagnetyczną, czyli coś co będzie się rozchodzić w przestrzeni właśnie jako zaburzenie wspomnianego pola, potrzebujemy nadajnika. Słowo nadajnik kojarzy nam się zazwyczaj z wysokim masztem, w kierunku którego ustawiamy antenę, aby odebrać sygnał. Na takiej konstrukcji jest zamontowane urządzenie działające na prawie identycznej zasadzie co anteny, które zapewniają nam odbiór telewizji czy radia. Pomijając proces modulacji, który pozwala przenosić z wraz z falą faktyczne informacje potrzebne np. do wyświetlania obrazu, fale są nadawane za pomocą dipola, prostego elementu zbudowanego z np. z dwóch rozciągniętych na boki ramion w kształcie litery T. Działanie takiego dipola przedstawia ilustracja poniżej.


Do dipola zostaje przyłożone zmienne napięcie, które powoduje naprzemienne gromadzenie się ładunków ujemnych i dodatnich na każdym z końców. Ruch elektronów wewnątrz przewodnika wytwarza zmienne pole elektryczne, a co za tym idzie również magnetyczne (na ilustracji pominięte). Fale stojące przepływają w górę i w dół dipola, co powoduje ich “odłączanie się” od źródła. Fala ta posiada dwie składowe – elektryczną i magnetyczną, które są do siebie prostopadłe. Tak powstałą falę odbiera antena, której konstrukcja musi być przystosowana do długości fal jakie powinna odbierać. Aby wytłumaczyć proces odbioru takiej fali, weźmy na przykład antenę kierunkową typu Yagi, której jedynym aktywnym elementem jest właśnie dipol pętlowy. Gdy przez element ten przepływa fala elektromagnetyczna z nadajnika, następuje w nim naprzemienny przepływ elektronów, tak jak w przypadku nadajnika. Właśnie ten ruch stanowi źródło surowego sygnału antenowego, który jest przekazywany i przetwarzany dalej przez kolejne elementy instalacji, aż do samego odbiornika. Warto zaznaczyć, że w przypadku anten telewizyjnych, wykorzystywana jest tylko składowa elektryczna sygnału. Istnieją anteny, które korzystają z części magnetycznej i służą one zazwyczaj do odbioru radia.

   Chociaż w artykule zawarto pewne uproszczenia, mamy nadzieję, że pomógł on przybliżyć czytelnikom zasadę działania tak powszechnego sprzętu jakim jest antena. Dziękujemy za uwagę.