Când se propagă în atmosferă, undele radio sunt refractate (sau îndoite). Refracția este rezultatul unei modificări a vitezei undei când se schimbă altitudinea sau se datorează altor modificări ale stării atmosferei. În condiții normale, viteza semnalului crește cu altitudinea, ceea ce duce la "îndoirea" spre sol. Cu toate acestea, în unele cazuri, condițiile meteorologice pot conduce la astfel de modificări ale vitezelor de propagare în funcție de altitudine, care sunt semnificativ diferite de fluctuațiile obișnuite. Ca urmare, numai o parte din valul transmis de-a lungul liniei de vedere va ajunge la antena receptorului. Este posibilă și o situație în care semnalul nu va fi recepționat deloc.
Antena este un circuit electric oscilant deschis. Înainte de a lua în considerare principiul radiației și recepției de către o antenă, să luăm în considerare procesele care apar într-un circuit oscilator electric.
Un circuit oscilator electric este un sistem alcătuit dintr-un condensator și o bobină conectată una cu cealaltă într-un circuit electric închis (Figura 9).
La conectarea plăcilor de condensatoare încărcate la capetele bobinei, în acesta din urmă apare un curent electric și energia câmpului electric al condensatorului încărcat începe să se transforme în energie de câmp magnetic.
În timp, condensatorul este descărcat treptat, tensiunea pe plăcile sale scade, iar energia câmpului electric dintre plăci scade. Puterea curentă în circuit nu crește instantaneu, deoarece este împiedicată de EMF de auto-inducție în bobină. O creștere treptată a intensității curente este însoțită de o creștere treptată a energiei câmpului magnetic al bobinei.
În momentul în care condensatorul este complet descărcat și energia câmpului electric devine zero, puterea curentă a bobinei și energia câmpului magnetic vor atinge valorile maxime.
După descărcarea condensatorului și dispariția câmpului electric extern, curentul din bobină începe să scadă. Terminarea instantanee a curentului este precedată de un EMF de autoinducție, creând un curent electric de aceeași direcție. Curentul creat de EMF de auto-inductanță a carcasei încarcă plăcile condensatorului la valoarea inițială a tensiunii dintre ele, în timp ce semnul încărcării pe plăci este opus celui inițial.
Astfel, energia câmpului magnetic al curentului în bobină este convertită în energia câmpului electric al condensatorului încărcat. Apoi, condensatorul este descărcat din nou prin bobină etc., procesul se repetă periodic (Figura 10).
Repetarea periodică a modificărilor curentului în bobină și tensiunea dintre plăcile condensatoarelor fără a consuma energie din surse externe sunt numite oscilații electromagnetice libere.
Perioada de oscilații libere în circuitul electric este definită ca
Această ecuație se numește formula Thomson.
Să ne imaginăm că generatorul de ieșire al emițătorului este cuplat inductiv la un circuit de oscilație LC închis (Fig.11, a). În acest circuit, câmpul electric este concentrat într-un mic spațiu între plăcile de condensatoare, iar câmpul magnetic se întinde pe un mic spațiu în jurul bobinei de contur.
După cum se știe, undele electromagnetice sunt o colecție de câmpuri electrice și magnetice care se propagă în spațiu la viteza luminii. Într-un val electromagnetic, câmpurile electrice și magnetice nu sunt separate spațial. Prin urmare, în acest caz, atunci când câmpurile sunt concentrate separat (electric în condensator și magnetice în bobina de auto-inducție), este imposibil să se obțină (emit) unde electromagnetice.
Fig. 11. Diagrama tranziției de la o buclă închisă la o antenă
Condițiile de radiație se realizează într-un circuit oscilator deschis, la care se poate trece de la un circuit oscilator închis, se extind plăcile condensatorului și se măresc simultan dimensiunile lor (pentru a menține frecvența naturală neschimbată a circuitului). Acest lucru este arătat în Fig. 11b) și c). Trecerea de la Fig. 11, în Fig. 11, r se realizează prin rotirea plăcilor din orizontală în poziția verticală.
Antena obținută ca urmare a acestei tranziții descrise schematic de la un circuit oscilator închis la un circuit deschis, diferă simetria geometrică și, prin urmare, este numită vibrator simetric.
Fiecare regiune elementară a vibratoarelor 1 -1 ', 2-2', 3 -3 '... are o anumită inductanță și capacitate (Figura 5, a). Sub influența unei tensiuni alternative aplicate la bornele de ieșire ale emițătorului, un curent apare în aceste inductanțe și capacități, a cărui direcție este prezentată în Fig. 12, și cu săgeți. Curentul care apare în orice parte elementară a antenei trece prin clemele generatorului și, prin urmare, amplitudinea curentului Im crește de la zero la maxim în direcția de la capetele vibratorului până la centrul său.
Inductanță elementară. 4, 3, 2, 1, 1 ', 2', 3 ', 4' ... sunt conectate în serie. Prin urmare, inductanța totală și rezistența inductivă totală au cea mai mare valoare între capetele firului și sunt egale cu zero în mijlocul acestuia. În consecință, amplitudinea de tensiune Um scade de la maxim la zero atunci când se deplasează de la capetele vibratorului la punctul său central. Curbele de distribuție ale tensiunii și curentului într-un vibrator simetric sunt prezentate în Fig. 12, b. Pentru un vibrator simetric este caracteristic faptul că pe ambele terminale tensiunile relative la pământ sunt egale în magnitudine și opuse în semn.
În practică, vibratoarele dezechilibrate sunt utilizate pe scară largă (Figura 13), în care pământul înlocuiește al doilea fir al unui vibrator simetric. Această înlocuire este posibilă datorită conductivității relativ bune a pământului. Într-un vibrator asimetric, ca și într-un vibrator simetric, capacitățile regiunilor elementare sunt conectate în paralel, iar inductanțele acestor secțiuni sunt succesive (figura 13, a). Prin urmare, într-o antenă asimetrică la un capăt deschis, curentul este zero la tensiunea maximă, iar la capătul de masă tensiunea este zero la curentul maxim (Figura 13, b).