안테나 기본 원리: 안테나는 어떻게 전파를 방출할까요?

우리는 전기장 선이 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝난다는 것을 받아들였습니다. 물론 전기장 선은 양전하에서 시작하여 무한대에서 끝날 수도 있고, 무한대에서 시작하여 음전하에서 끝날 수도 있으며, 어떤 전하에서도 시작하거나 끝나지 않는 닫힌 고리를 형성할 수도 있습니다. 자기장 선은 전류가 흐르는 도체를 중심으로 항상 닫힌 고리를 형성하는데, 이는 물리 법칙상 자기 전하가 존재하지 않기 때문입니다. 일부 수학 공식에서는 전력과 자기장을 포함하는 해법 사이의 이중성을 보여주기 위해 등가 자기 전하와 자기 전류를 도입합니다.

두 도체 사이에 그려진 전기장 선은 전하 분포를 보여주는 데 도움이 됩니다. 전압원이 정현파라고 가정하면, 도체 사이의 전기장 또한 전압원의 주기와 같은 주기를 갖는 정현파 형태를 띨 것으로 예상됩니다. 전기장 세기의 상대적인 크기는 전기장 선의 밀도로 나타내며, 화살표는 상대적인 방향(양의 방향 또는 음의 방향)을 나타냅니다. 도체 사이에 시간에 따라 변하는 전기장과 자기장이 생성되면 그림 3(a)에서와 같이 전송선을 따라 전파되는 전자기파가 형성됩니다. 이 전자기파는 전하와 그에 상응하는 전류와 함께 안테나에 도달합니다. 그림 3(b)에서와 같이 안테나 구조의 일부를 제거하면, 전기장 선의 열린 끝부분(점선으로 표시)을 "연결"하여 자유 공간파를 형성할 수 있습니다. 이 자유 공간파 또한 주기적이지만, 일정한 위상을 갖는 점 P0은 빛의 속도로 바깥쪽으로 이동하며, 반주기 동안 λ/2 거리(P1까지)를 이동합니다. 안테나 근처에서 등위상점 P0은 광속보다 빠르게 이동하며, 안테나에서 멀리 떨어진 지점에서는 광속에 근접합니다. 그림 4는 t = 0, t/8, t/4 및 3T/8에서의 λ/2 안테나의 자유 공간 전기장 분포를 보여줍니다.