اتصال کوتاه

.

.

در هر آنتنی، مانند آن‌هایی که به طور معمول در تجهیزات مخابراتی به کار گرفته می‌شوند، جریان فرکانس بالایی که از دستگاه فرستنده خارج می‌شود، با یک توالی سریع به پیش و پس روان می‌شود. در نتیجه، در اطراف آنتن، مانند هر رسانه‌ای که در آن جریانی برقرار است، در صورتی که پس از برقراریِ این جریان، اختلاف پتانسیلی (ولتاژی) در آن ایجاد شود، یک میدان مغناتیسی و همچنین یک میدان الکتریکی پدید می‌آید. در فرکانس‌های بالا، به عبارت دیگر در میدان‌های الکترومغناتیسیِ دارای تغییرات سریع، میدان‌های مذکور خود را از آنتن جدا کرده و در فضا رها می‌کنند. نظر به این که جهت این  میدان‌های الکتریکی و مغناتیسی دایم با سرعت زیاد معکوس می‌شود، ذرات دارای بار الکتریکی درون آن، به عنوان مثال الکترون‌ها و یون‌ها، دایم و هماهنگ با فرکانس بالا به پس و پیش حرکت می‌کنند. در این وضعیت، این جریان متناوب فرکانس بالا سبب گرم شدن جسم می‌شود.

تنها هنگامی که این جریان متناوب یکسوسازی شود، به عبارت دیگر هنگامی که جریان به مدت زمان کافی در یک جهت روان باشد، تاثیرگذاری مستقیم فرآیندهای الکتریکی بر جسم ممکن می‌شود. چنین عمل یکسوسازی از 60 سال پیش در غشاهای سلولی شناخته شده است.

اما هنگامی که جریان فرکانس بالا در یک آنتن، به جای ان که مانند معمول پیش و پس رود، تنها و تنها در یک جهت روان بشود، از این آنتن یک میدان الکترومغناتیسی منتشر خواهد شد، که منحصراً در یک سمت و سو موثر خواهد بود. در این حالت جریان نیز در رسانایی که در حیطه‌ی این میدان قرار دارد، فقط در همین سو برقرار می‌شود.

برای این که چنین میدان الکترومغناتیسی یکسوشده‌ای انتشار یابد، باید پیش از آنتن یک دیود قرار داده شود. دیود افزاره‌ای الکتریکی است که به جریان تنها در یک جهت اجازه‌ی گذر می‌دهد. اما چون آنتن فقط می‌تواند یک بارِ الکتریکی معین را جذب کند، در انتهای آنتن وجود یک رسانای برگشتی به مولد فرکانس بالا ضرورت پیدا می‌کند. در این سمت آنتن هم به یک دیود نیاز است تا مسیر جریان‌های فرکانس بالایی را که در جهت اشتباه جاری شده‌اند، مسدود کند. برای پیشگیری از این که جریان فرکانس بالا در آنتن برقرار شود، بدون این که میدان‌های الکترومغناتیسی را در محیط انتشار دهد، به این هم احتیاج داریم که یک مقاومت اضافی به انتهای آنتن ببندیم تا در دو سر آن بتواند ولتاژی ظاهر شود. انتخاب یک مقدار اهمی در محدوده‌ی 50 اهم برای چنین مقاومتی احتمالاً بهترین نتیجه را به دست می‌دهد. البته مقدار دقیق اهمی آن با آزمایش از طریق نصب یک مقاومت متغیر (پتانسیومتر) و تنظیم دقیق آن به دست خواهد آمد.

لازم به گفتن نیست که رسانای برگشت، خودش، نباید هیچ انتشار امواج الکترومغناتیسی داشته باشد، چرا که جریان جاری در آن در جهت مخالف جریان گذرنده در آنتن قرار دارد و با بروز چنین وضعیتی، این دو میدان الکترومغناتیسی یکدیگر را خنثی می‌کنند. بنابراین، استفاده از یک کابل هم‌محور (کواکسیال) برای رسانای برگشتی ضرورت پیدا می‌کند. زره یا «شیلد» این کابل باید به خط زمین مولد فرکانس بالا وصل شود. این خط معمولاً قطب منفی تغذیه‌ی مولد است.

تصویر زیر چگونگی انتشار امواج الکترومغناتیسی را نشان می‌هد.

.

.

محور «زِد» به منزله‌ی آنتن است. همان طور که دیده می‌شود، در یک آنتن معمولی هم میدان مغناتیسی و هم میدان الکتریکی متناوباً مقادیر مثبت و منفی می‌گیرند، طوری که ذرات باردار شده در داخل این میدان به پس و پیش در حرکت خواهند بود.

حالا، اما، آنتنی را در نظر می‌گیریم که در هر یک از دو انتهای خود یک دیود داشته و نیز به یک کابل هم‌محور برگشتی هم تجهیز شده باشد. فرض کنیم که آنتن، همان گونه که در تصویر زیر دیده می‌شود، به کمک یک سیم پیچ تک یا چند حلقه‌ای به سیم‌پیچ مدار تشدید یک فرستنده تزویج (کوپل) شود.

.

.

در آنتنی که ترکیب ساختمانی آن در تصویر زیر دیده می‌شود، جریان فرکانس بالا منحصراً در یک سو روان می‌شود، زیرا دو دیود تعبیه شده در این ترکیب اجازه‌ی عبور جریان را فقط در یک جهت می‌دهند.

.

.

روشن است که این آنتن باید روی فرکانسِ به کار رفته تطبیق یافته باشد، یعنی درازی هر دو نیمه‌ی آنتن در مجموع، اما بدون احتساب کابل هم‌محور، مثلاً برابر با نصف طول موج فرکانس رادیویی به کار رفته باشد. این که سمت و جهت آنتن صحیح هست یا خیر را می‌توان با یک چراغ رشته‌ای کوچک امتحان کرد. به این صورت که یکی از سیم‌های ارتباطی چراغ را به دست می‌گیرند و سیم اتصال دیگر آن را در طول آنتن حرکت می‌دهند. در صورتی که آنتن درست روی فرکانس مولد تنظیم شده باشد، شدت روشنایی چراغ در وسط آنتن نسبت به همه‌ی نقاط دیگر بیش‌تر خواهد بود. در آنتن ما این نقطه در محل خم 90 درجه‌ای آنتن واقع است.
چون بخشی از تشعشعات فرکانس بالا از طریق انگشت به درون بدن فرد جریان پیدا می‌کند، این روش آزمایش فقط و فقط برای کار با مولدهای کم‌توان مناسب است، در غیر این صورت پوست و گوشت انگشتان به سرعت خواهند سوخت. در توان‌های رادیویی بالاتر از یک یا دو وات نباید سیم چراغ را در میان انگشتان نگه داشت، بلکه باید آن را از طریق یک مقاومت اهمی کوچک به زمین (خط منفی) فرستنده یا مولد یا اتصال زمین پریز برق متصل نمود.

.

.

گذر جریان بر حسب زمان در این آنتن مطابق تصویر زیر است. قسمت‌های هاشور‌خورده از منحنی، برقراری و عبور جریان از آنتن را نشان می‌دهند.

.

.

نظر به این که جریان در آنتن فقط در یک جهت برقرار می‌شود، شدت میدان الکترومغناتیسی با ضربآهنگ فرکانس داده شده به آنتن تغییر می‌کند، اما «میدان همیشه یک جهت دارد». در نتیجه، همه‌ی الکترون‌ها و یون‌هایی که این میدان بر آن‌ها محاط است و در محدوه‌ی اثر این میدان قرار دارند، فقط در یک جهت به حرکت درخواهند آمد. پس تا زمانی که میدان الکترومغناتیسیِ یکسوشده باقی باشد، جریانی در این رساناها برقرار خواهد بود. همچنین، می‌توان گفت که ریخت این میدان الکترومغناتیسی به صورت تصویر زیر است.

.

.

حال، در صورتی که فرکانس فرستنده در هماهنگی با آن جریان‌های الکتریکی قرار داشته باشد که به صورت طبیعی در بدن برقرار هستند، شدت آن‌ها را تغییر خواهد داد و به عبارت دیگر به شکل مدولاسیون دامنه بر آن‌ها تاثیر خواهد گذاشت. در نتیجه، این جریان‌هایی که بر اثر میدان الکترومغناتیسیِ یکسوشده در بدن ایجاد می‌شوند، در بدن دارای همان تاثیری خواهند بود که جریان الکتریکی طبیعی بدنِ هماهنگ با آن دارند. در همین ارتباط، به نظر می‌رسد که اغلب دستگاه‌های فنی شکنجه که به نوعی با شوک الکتریکی کار می‌کنند، به احتمال زیاد بر همین اساس ساخته شده‌اند و دربردارنده‌ی فرکانس بالای یکسوشده و یا تجهیزات مدولاسیون موجی می‌باشند.

همان طور که گفته شد، آنتن ریخت خمیده‌ی 90 درجه‌ای دارد. از یک سو، ضروری است که فاصله‌ای میان آنتن و کابل هم‌محور وجود داشته باشد، تا آنتن بتواند بدون مانع امواج را از خود منتشر کند. چنین شکلی برای آنتن یک برتری دیگر هم دارد. چون سلول‌های عصبی، و به ویژه آن رشته‌های عصبی که وظیفه‌ی انتقال علایم را به صورت سه‌بُعدی در همه‌ی بدن بر دوش دارند، میدان الکترومغناتیسی یکسوشده هم باید بتواند تا حد ممکن متناوباً در همه‌ی جهت‌ها انتشار یابد تا قادر به تاثیرگذاری بر تمام عصب‌ها باشد.

انتقال انرژی میان آنتن یک فرستنده و آنتن یک گیرنده، که این دومی در بحث ما سلول‌ها یا رشته‌های عصبی هستند، به ویژه هنگامی موثر است که به صورت موازی نسبت به هم قرار داشته باشند، یا به عبارت دیگر دارای پلاریزاسیون یکسان باشند. هنگامی که در یک آنتن خمیده‌ی راست‌گوشه، فرکانس بالای یکسوشده روان باشد، جریان‌هایی در همه‌ی رساناهای ربع دایره‌ی محیط مقابل آن ایجاد می‌گردد.

.

.

در نتیجه، برای این که بتوان همه‌ی سلول‌های عصبی و مسیرهای اعصاب را که در یک بُعد (مثلاً موازی با محور طول‌ها) قرار دارند، تحریک کرد، متناوباً به چهار عدد از این آنتن نیاز خواهیم داشت.

.

.

تصویر بالا ساختار چنین آنتن همه‌جهته‌ای را نشان می‌دهد. حال اگر بخواهیم همه‌ی ابعاد فضایی (طول و عرض و ارتفاع) را پوشش دهیم، به سه عدد از این ساختار نیاز خواهیم داشت و به این ترتیب در همه‌ی سلول‌ها و رشته‌های عصبی، گذشته از نوع قرارگیری فضایی آن‌ها، جریان القا خواهیم کرد. پس برای رسیدن به این هدف به 12 آنتن منفرد نیاز خواهیم داشت. در این ارتباط، جالب است بدانیم که برای تحریک یک کنش بالقوه در یک عصب، یک پالس جریان با طولی برابر با نیم میلی‌ثانیه کفایت می‌کند و هر سلول عصبی پس از نزدیک به دو میلی‌ثانیه دوباره آمادگی تحریک یک کنش بالقوه را پیدا می‌کند. پس اگر در مرکز ساختار آنتن بالا موتوری با جاروبک متناوباً این چهار آنتن را به مولد فرکانس بالا وصل کند، با داشتن دور موتوری برابر با 500 دور در ثانیه، یا 30هزار دور در دقیقه، به پالس‌هایی به طول نیم میلی‌ثانیه و یک نرخ تکرار پالس دو میلی‌ثانیه‌ای می‌رسیم.

.

.

برای تولید پالس‌های سه‌بُعدی تحریک سلول‌های عصبی، می‌توان ترتیبی را طراحی کرد که از آنتن هر بُعد یک عدد آنتن همزمان سیگنال فرکانس بالای یکسوشده دریافت کند. روشن است که برای ایجاد یک تحریک بیولوژیکی نیازی نیست که حتمی 12 آنتن به کار گرفته شود. به احتمال زیاد تعداد کمی، دو یا سه عدد که نسبت به هم دارای زاویه‌ی 90 درجه باشند، و همزمان با هم چرخه‌ی پالس-توقف را دریافت کنند، کافی خواهد بود. همچنین، احتمالاً بتوان از یک کابل هم‌محور با شیلد دوگانه استفاده کرد، طوری که لایه‌ی شیلد میانی به عنوان شیلد عمل کند و سیم مغزی کابل رسانای برگشت موج را شکل بدهد. طبعاً در این حالت هم هر دو دیود و مقاومت مطابق شماتیک در مسیر آنتن نصب می‌شوند.

.

.

مطالب مرتبط:

.

.

.