各向同性散熱器

來自各向同性散熱器的波動圖(紅點) 。當它們遠離源時,波浪的幅度下降了並在距離反向的逆向上掌權 ,由波前的對比度下降所示。該圖僅顯示一個平面中的波。各向同性來源實際上在所有三個維度上都輻射。

各向同性散熱器電磁波聲波的理論點源,它在各個方向上都輻射相同的輻射強度。它沒有首選的輻射方向。它在以源為中心的球體上均勻地朝著各個方向輻射。各向同性輻射器用作比較其他源的參考輻射器,例如確定天線增益。從理論上講,電磁波的相干各向同性散熱器是不可能的,但是可以構建不連貫的輻射器。各向同性聲音散熱器是可能的,因為聲音是縱向波

無關的各向同性輻射是指在各個方向上具有相同強度的輻射,因此各向同性散熱器不會產生各向同性輻射。

物理

在物理學中,各向同性散熱器是點輻射或聲源。在遠處,太陽是電磁輻射的各向同性散熱器。

天線理論

天線理論中,各向同性天線是一種假設的天線,在各個方向上都散發出相同的無線電波強度。因此,據說它在所有方向上具有0 DBI (相對於各向同性的DB) 。由於它完全是非方向性的,因此可以比較方向天線。

實際上,線性極化一致性各向同性散熱器可以證明是不可能的。它的輻射場同時在所有方向上都與Helmholtz Wave方程(源自麥克斯韋方程)一致。在輻射模式的遠場中考慮一個圍繞假設點源的大個球體,以便在那個半徑上,在合理區域上的波浪本質上是平面。在遠場中,空間中平面波的電場(和磁性)始終垂直於波的傳播方向。因此,電場必須與各處的球體表面相切,並沿該表面連續。然而,毛茸茸的球定理表明,與球體表面相切的連續矢量場必須在球體上的一個或多個點下落到零,這與假設具有線性極化的各向同性散熱器不一致。

不一致的各向同性天線是可能的,並且違反麥克斯韋的方程。實際上,每當它們最長的尺寸遠小於一個波長時,所有類型的小天線都大約是各向同性的(例如,〜1/10更小):天線越小,它變成的各向同性越多。

即使在實踐中確切的各向同性天線也不能存在,它也被用作比較的基礎來計算實際天線的方向性。天線增益等於天線的方向性乘以天線效率,定義為強度之比 (每單位區域的功率)在從天線(最大輻射方向)到強度的給定距離接收的無線電功率從相同距離的無損各向同性天線中接收。這稱為各向同性增益

增益通常以稱為分貝(DB)的對數單元表示。當對各向同性天線計算增益時,這些被稱為分貝各向同性(DBI) 在所有方向上平均的任何完全有效的天線的增益是統一或0 dbi。

各向同性接收器

EMF測量應用中,各向同性接收器(也稱為各向同性天線)是帶有天線的校準無線電接收器,近似於各向同性接收模式。也就是說,從任何方向上,它對無線電波的敏感性幾乎相等。它用作測量電磁源併校準天線的現場測量儀器。通常通過三個正交天線或具有全向類型的輻射模式的感應設備近似接收天線的各向同性接收天線例如短偶極子或小環天線

用於定義測量精度的參數稱為各向同性偏差

光學

在光學元件中,各向同性散熱器是光的點源。太陽近似光的(不一致的)各向同性散熱器。某些彈藥(例如耀斑和穀殼)具有各向同性散熱器特性。散熱器是否是各向同性的獨立於遵守蘭伯特定律。作為散熱器,球形黑色的身體是既是蘭伯特人,但不是各向同性的,平坦的鍍鉻片既不是,而是通過對稱性,太陽是各向同性的,但由於肢體變暗而不是蘭伯特人。

聲音

Even, circular waves radiating from a bell in all directions, reaching an ear.
1878年在流行科學上發表的各向同性散熱器的描述。請注意,戒指是如何均勻的,繞著每個圓圈的寬度一直是相同的寬度,儘管它們隨著它們離開來源而逐漸消失。

各向同性聲音散熱器是一個理論上的揚聲器,在各個方向上散發出相等的聲音體積。由於聲波縱向波,因此相干的各向同性聲音散熱器是可行的。一個例子是脈衝球形膜或隔膜,其表面隨著時間的流逝而徑向擴展和收縮,並在空中推動。

各向同性天線的孔的衍生物

腔中天線和電阻的圖

各向同性天線光圈可以通過隨後的熱力學參數得出。

假設位於熱腔Ca內的理想(無損)各向同性天線A通過帶路濾波器連接到另一個熱腔CR中匹配的電阻R(天線,線,線和線的特徵性阻抗)通過無損傳輸線連接到匹配的電阻R濾鏡都匹配)。兩個空腔處於相同的溫度過濾器僅允許通過狹窄的頻率兩個空腔均以天線和電阻的平衡中的黑體輻射填充。這種輻射是由天線接收的。

這個力量的數量在頻率內通過傳輸線和過濾 ,並在電阻中散發為熱量。其餘的被過濾器反射回天線,並將其重新輻射到腔中。由於其在溫度下的分子隨機運動,電阻還會產生約翰遜 - 尼奎斯特噪聲電流這個力量的數量在頻帶內通過過濾器,被天線輻射。由於整個系統處於相同的溫度,因此處於熱力學平衡狀態。腔之間沒有淨動力的淨傳遞,否則一個空腔會加熱,另一個腔會違反第二種熱力學定律。因此,兩個方向的功率流必須相等

腔中的無線電噪聲是未脫光化的,包含極化狀態的相等混合物。但是,任何具有單個輸出的天線都是極化的,並且只能接收兩個正交極化狀態之一。例如,線性極化天線無法接收垂直於天線線性元件的電場的無線電波的組成部分。同樣,右圓極化天線無法接收左圓極化波。因此,天線僅接收與其極化相匹配的腔中​​功率密度S的成分,這是總功率密度的一半

認為是腔中赫茲的光譜輻射。每單位面積(m 2 )每單位固體角度Steradian )每單位頻率( Hertz )的黑體輻射功率以頻率和溫度在腔中。如果是天線的光圈,頻率範圍內的功率量天線從實體角度接收在這個方向上在頻率範圍內找到總功率天線接收,這是在所有方向上集成的(一個固體角度由於天線是各向同性的,因此具有相同的光圈朝任何方向。因此,可以在積分外移動光圈。同樣的是輻射在任何方向上都相同無線電波的頻率足夠低,因此瑞利 - 吉恩公式給出了黑體光譜輻射的非常接近的近似值所以

電阻在溫度下產生的Johnson -Nyquist噪聲功率頻率範圍

由於空腔處於熱力學平衡狀態所以

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