VE3KF forum

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » VE3KF forum » Антенны, АФУ » Резонанс антенны


Резонанс антенны

Сообщений 1 страница 30 из 154

1

Читаю многие радиолюбительские  форумы, статьи и задумываюсь.. Очень уж,  многие, утверждают, что, для эффективной работы антенны в заданной полосе частот, первая должна быть в "резонансе", то есть, её размеры должны быть кратны длине волны (четверть, половина), а, иначе - КПД очень низкий. Но, знаю, что, есть и явно нерезонансные антенны - такие, как GP 5/8, например... Так что же, они совсем неэффективны, что ли?
Хотелось бы услышать мнение знающих людей (сам таковым не являюсь, в этой области) - если я, к примеру, на выходе трансивера установил тюнер и подстроил КСВ до 1 при работе на инвертор другого диапазона - я сильно проиграл в его отдаче?

Отредактировано радиожук (2012-03-13 15:32:30)

2

радиожук написал(а):

Хотелось бы услышать мнение знающих людей (сам таковым не являюсь, в этой области) - если я, к примеру, на выходе трансивера установил тюнер и подстроил КСВ до 1 при работе на антенну, скажем, другого диапазона - я сильно проиграл в её отдаче?

Дело в том, что настроив тюнером антенну и фидер, Вы опять искусственно реализуете эффект резонанса. Такую ситуацию называют еще питание антенны стоячей волной.
Что касается отдачи, потери в основном будут в фидере, который согласован с одного конца. Формулу для определения потерь в фидере при повышенном КСВ придумал, кажется, известный герр Гончаренко.

Отредактировано Proffessor (2012-03-13 15:50:55)

3

Proffessor написал(а):

Дело в том, что настроив тюнером антенну и фидер, Вы опять искусственно реализуете эффект резонанса. Такую ситуацию называют еще питание антенны стоячей волной.

Это из отдела фантастики. В реальности же: приведенное фидером сопротивление (как правило - комплексное), при условии – если это позволяют параметры тюнера, преобразуется в активное оптимальное нагрузочное сопротивление.

Proffessor написал(а):

Что касается отдачи, потери в основном будут в фидере, который согласован с одного конца. Формулу для определения потерь в фидере при повышенном КСВ придумал, кажется, известный герр Гончаренко.

К сожалению, оценка коэффициент бегущей волны в фидере была введена еще задолго до герра Гончаренко.

Михаил, 73!

4

радиожук написал(а):

для эффективной работы антенны в заданной полосе частот, первая должна быть в "резонансе"

Резонанс дает некоторые удобства (или наоборот), но и не более того.
Резонансная длина дает определенную диаграмму и иногда полосу.
Впрочем порой удобнее не иметь резонанс, а иметь СУ на зажимах антенны
и полоса будет шире.
Резонанс работы не делает. А иначе давно был бы создан вечный двигатель.

___________
Нажал на кнопку - мешок на спине :crazyfun:

Отредактировано sr-71 (2012-03-13 17:33:00)

Подпись автора

|1|1| |

5

Резонанс как таковой, для успешной работы антенны совсем не обязателен. 5/8 или 0,625 волны вертикал тому хорошее подтверждение. Конечно же это означает, что диполь 0,5 волны, который в резонансе имеет теоретически 73 Ом сопротивления излучения и такой же, но не резонансный диполь 0,05 волны будут работать одинаково, с точки зрения ДН и усиления. Но вот такие параметры у них как широкополосность и сопротивление излучения будут отличаться кардинально. Если первый диполь можно питать обычным кабелем 75 Ом и широкополосность его будет устраивать в большинстве случаев, то вот у второй антенны сопротивление излучения будет порядка 1 Ом и как итог, какой бы вы не применили фидер, по центральной жиле будет течь ток в 75 раз больше, нежели в первом варианте. А это значит, что и потери в жиле кабеля будут очень большими. Для того, чтобы в фидере убрать стоячую волну, а значит и потери, нужно применить СУ, причем в точке питания антенны, наверху, не на конце кабеля. СУ, согласовав ваш кабель 75 Ом с 1 Ом, взамен отберет мощность, которая рассеется в виде тепла в СУ. Иными словами, КПД СУ будет далеко не 1. Естественно, что вы будете с такой антенной терять мощность на передачу, так же как и полезный сигнал с антенны при приеме.
Широкополосность второй антенны конечно же будет очень небольшой и это тоже большой неудобство.
Вот так, если рассматривать нерезон.. антенну, укороченную.
Поэтому, куда выгоднее удлиннять антенну т.е. лучше ее сделать чуть длинее, чем несколько короче.

Подпись автора

73!
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VE3XAX, VA3TTT.
Мой Ютуб канал:    https://www.youtube.com/@Contester7/videos   На продажу имеются 2 мои книги - по антеннам и по УМ.

6

радиожук

Как ни крути, а основная задача передающей антенны- дать максимум напряжения на входе приёмника корреспондента (корреспондентов). Поэтому, основными параметрами передающей антенны являются КПД и КНД (диаграмма направленности). Укороченную антенну сложно сделать с высоким КПД, поэтому, нерезонансная укороченная антенна, как правило, проигрывает резонансной полноразмерной, а вот удлинённая нерезонансная имеет КПД не ниже резонансной, а диаграмма направленности у неё может быть более узкая (коэффициент усиления больше). Классический пример- стоящая на земле резонансная четвертушка проигрывает нерезонансной 5/8 стоящей на земле по уровню излучения вдоль земли, и, соответственно, на даль "резонансная" антенна проиграет "нерезонансной". Естественно, совершенно резонно, замечание VE3KF о необходимости учитывать потери в согласующих устройствах для согласования нерезонансных антенн. Но, при правильном проектировании их, эти потери заметно меньше того выигрыша, который, например, даёт та же 5/8 по отношению к четвертушке...

Отредактировано Игорь 2 (2012-03-13 19:01:34)

7

Proffessor написал(а):

Формулу для определения потерь в фидере при повышенном КСВ придумал, кажется, известный герр Гончаренко.

При всём уважении к "герру"  :flag: , вынужден констатировать, что формула потерь в рассогласованном кабеле была выведена задолго до рождения Игоря, на его форуме, кстати, приведён упрощённый вариант. Вот здесь   Об ограниченном применении формулы Гончаренко   была весьма весёлая дискуссия на эту тему, а на Сканнере (ссылка в ветке)- ещё веселее... :D  Кстати, там же ссылки на вывод этой формулы мною и amw на CQHAM.  :playful:

8

Игорь 2 написал(а):

Но, при правильном проектировании их, эти потери заметно меньше того выигрыша, который, например, даёт та же 5/8 по отношению к четвертушке...

Абсолютно верно, поэтому лучше брать удлиненную антенну. Хотя бы та же 5/8 имеет сопротивление 75 Ом, поэтому СУ согласует эту антенну гораздо с меньшими потерями т.к. 50 Ом кабеля согласовать в 75 намноооого легче, чем 50 в 1 Ом. Да и выигрыша от удлиннения антенны будет намного больше

Подпись автора

73!
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VE3XAX, VA3TTT.
Мой Ютуб канал:    https://www.youtube.com/@Contester7/videos   На продажу имеются 2 мои книги - по антеннам и по УМ.

9

радиожук написал(а):

если я, к примеру, на выходе трансивера установил тюнер и подстроил КСВ до 1 при работе на инвертор другого диапазона - я сильно проиграл в его отдаче?

Ставьте себе на компьютер Маткад, пресеты для автоматического расчёта Т- тюнера я уже выкладывал, не вопрос выложить ещё раз. По ней и сможете определить, какой КПД будет у тюнера с конкретным значением входного сопротивления антенны. КПД собственно антенны, при длине больше резонансной, можно считать весьма высоким.

10

Потерялись некоторые посты - восстанавливал тему форума(откат назад)

Подпись автора

73!
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VE3XAX, VA3TTT.
Мой Ютуб канал:    https://www.youtube.com/@Contester7/videos   На продажу имеются 2 мои книги - по антеннам и по УМ.

11

радиожук написал(а):

Хотелось бы услышать мнение знающих людей (сам таковым не являюсь, в этой области) - если я, к примеру, на выходе трансивера установил тюнер и подстроил КСВ до 1 при работе на инвертор другого диапазона - я сильно проиграл в его отдаче?

Сколько конкретно Вы проиграете в КПД - это зависит от Ваших конкретных условий: какая длина фидера, коэффициент потерь в фидере, волновое сопротивление фидера и КСВ в фидере на данной частоте.
Потери при этом будут определяться:
1. Тепловыми потерями в фидере за счет высокого КСВ. Зная волновое сопротивление фидера, его длину, коэффициент затухания и КСВ в нем, можно вычислить КПД фидера по формуле Гончаренко.
2. Потерями на отражение в точке стыковки фидера с антенной. Можно вычислить по реальному КСВ в фидере. В любой точке фидера поставить еще один КСВ-метр, измерить КСВ в фидере и вычислить потери за счет отражения по известной формуле
КПД=4*КСВ/(КСВ+1)^2.
3. Потери в СУ. Это можно посчитать по методике Игоря 2.

Отредактировано Proffessor (2012-03-16 04:23:56)

12

Proffessor

Потери в АФУ топикстартера (тюнер+фидер+полотно) как раз и равны сумме потерь в каждой из составляющих. Потери в тюнере- см. мою пресету от Маткада. Потери в фидере- см. либо упрощённую формулу от Гончаренко, либо точную с гиперфункциями, не забывая об условиях её применения- см. мой пост выше. Потери в полотне и окружающих предметах, как правило, не считаются- какие есть, такие и есть... :dontknow:
Никаких дополнительных потерь нет.

Отредактировано Игорь 2 (2012-03-16 04:18:45)

13

А я- то думаю- куда посты слетели, а мы, оказывается, на сутки откатились... :D  :disappointed:  :dontknow:

14

Игорь 2:
Вопрос. Формула Гончаренко учитывает только тепловые (активные) потери в фидере или также и реактивные, обусловленные тем, что часть мощности в виде отраженной волны возвращается обратно в СУ и в передатчик?

15

Proffessor

Формула с гиперфункциями для КПД рассогласованного фидера, упрощённый вид которой приведён на сайте Гончаренко, учитывает абсолютно все виды потерь- учитываются безвозвратные потери как прямой волны, так и обратной. Ничего дополнительного не будет. Другое дело, что при выводе этой формулы было сделано небольшое допущение о том, что потери в заданном кабеле зависят только от КСВ. В общем случае, это не совсем верно, хотя, при достаточных длинах, а так же, при некоторых видах кабелей, точность получается вполне достаточная. На эту тему, повторю, есть местная ветка- см. чуть выше.
Если интересно, пройдитесь с местной ветки по ссылке на Радиосканнер, а там в весьма весёлой ветке, найдёте ссылку на CQHAM, где и было изначальное обсуждение данного вопроса, и где я, учитывая теоретические посылки Amw вывел формулу с гиперфункциями и массу производных от неё. Там вся физика процесса расписана достаточно подробно, и, хотя, ветка весьма покусана модераторами, страдающими фобией по отношению ко мне  :crazyfun: , понять суть можно...

Отредактировано Игорь 2 (2012-03-16 07:41:49)

16

Главное - правильно заданный вопрос. Тогда в моем посте №11 пункт 2 отменяется.
Допущение допущением, но все же в самой формуле коэффициент затухания фидера присутствует? Или я не прав?

Отредактировано Proffessor (2012-03-16 07:43:59)

17

Proffessor написал(а):

Тогда в моем посте №11 пункт 2 отменяется.

Несомненно.

18

Игорь 2 написал(а):

Потери в фидере- см. либо упрощённую формулу от Гончаренко, либо точную с гиперфункциями, не забывая об условиях её применения-

Лучше использовать программу TLDetails. http://www.ac6la.com/TLDetails.zip. Она кроме КСВ и импеданс нагрузки учитывает, да и в использовании даже проще, чем формулы.

Proffessor написал(а):

Вопрос. Формула Гончаренко учитывает только тепловые (активные) потери в фидере или также и реактивные, обусловленные тем, что часть мощности в виде отраженной волны возвращается обратно в СУ и в передатчик?

Игорь 2 написал(а):

Никаких дополнительных потерь нет.

Реактивных потерь не бывает. Всё, что поступает в фидер, за вычетом тепловых потерь (потерями на излучение пренебрегаем) попадает в нагрузку. Тепловые потери растут при увеличении КСВ, всё это и в формулах и в TLDetails учитывается.

19

Amw написал(а):

Лучше использовать программу TLDetails.

Вне всякого сомнения.  :cool: Я ж её первый и притянул на форумы, предварительно оттестировав Маткадом.  :flag:

Отредактировано Игорь 2 (2012-03-16 07:48:49)

20

Amw написал(а):

Реактивных потерь не бывает. Всё, что поступает в фидер, за вычетом тепловых потерь (потерями на излучение пренебрегаем) попадает в нагрузку. Тепловые потери растут при увеличении КСВ, всё это и в формулах и в TLDetails учитывается.

Может я неточно выразился, но физически к какому виду потерь можно отнести ту мощность, которая из-за рассогласования возвращается обратно в источник сигнала? Ведь отраженная волна тоже переносит энергию. И направлена она как раз в сторону источника сигнала.

Отредактировано Proffessor (2012-03-16 07:53:00)

21

Proffessor написал(а):

Допущение допущением, но все же в самой формуле коэффициент затухания фидера присутствует? Или я не прав?

Если высокая точность не требуется, то потери при КСВ>3 можно оценить умножив абс. потери фидера при КСВ=1 на КСВ/2. Это "верзняя оценка", т.е. реальные потери будут меньше.

22

Proffessor написал(а):

Может я неточно выразился, но физически к какому виду потерь можно отнести ту мощность, которая из-за рассогласования возвращается обратно в источник сигнала?

Это Вы сейчас неточно выразились - мощность в фидере всегда движется только от источника к нагрузке, в узлах тока и напряжения в каждый момент времени, в остальных точках в среднем за период.

23

Proffessor написал(а):

Допущение допущением, но все же в самой формуле коэффициент затухания фидера присутствует? Или я не прав?

Конечно же, присутствует. Фидер с нулевыми потерями всегда имеет КПД=100%, независимо от стояка...

24

Игорь 2 написал(а):

Я ж её первый и притянул на форумы, предварительно оттестировав Маткадом.

И тут первый!!! Молодец.

25

Amw написал(а):

И тут первый!!! Молодец.

Стараюсь...  :D
Вот жалко, что родился поздно, а то, глядишь, и с гиперфункциями тоже бы первый вывел.... :D  :flag:  :playful:
Ещё бы и, если бы, Маткад в то время, и машину восьмиядерную.... :playful:

Отредактировано Игорь 2 (2012-03-16 07:58:40)

26

Игорь 2 написал(а):

Я ж её первый и притянул на форумы, предварительно оттестировав Маткадом

Классная вещь. Теперь хочется ни о чем не думать, а только в неё исходные данные подставлять... :canthearyou:
Я даже J-антеннну с кабельным СУ в ней просчитал. И входной импеданс L/2 вибратора и КСВ и, естественно, потери...

Отредактировано Amw (2012-03-16 08:05:30)

27

Игорь 2 написал(а):

Конечно же, присутствует. Фидер с нулевыми потерями всегда имеет КПД=100%, независимо от стояка...

Фидер-то сам потерь не вносит, он только транслирует энергию в обе стороны. Но давайте отвлечемся от понятия фидера. Допустим, есть источник сигнала с комплексным внутренним сопротивлением Zs=Rs+JXs и нагрузка с комплексным сопротивлением Zl=Rl+JXl. Теория электрических цепей гласит, что коэффициент согласования (он же коэффициент передачи мощности от источника в нагрузку, он же КПД) будет равен 4*Rs*Rl/(Rs+Rl)^2+(Xs+Xl)^2.  Понятно, для того, чтобы коэффициент согласования был равен единице, должно быть Rs=Rl и Xs=-Xl. Если эти условия не выполняются, мощность не вся уходит в нагрузку, а какая-то часть возвращается и греет источник. B случае, если источник сигнала и нагрузка соединены фидером, мы наблюдаем процесс возврата части энергии в источник в виде стоячей волны, коэффициент согласования при этом равен 1-Г^2 (Г - коэффициент отражения). В этом случае высокий коэффициент отражения или КСВ- это следствие неполной передачи мощности в нагрузку.

Отредактировано Proffessor (2012-03-16 08:09:47)

28

Amw

Ну да... Софтина- то давно лежала на любительских файлообменниках, но, что- то не особо народ ею пользовался. Тоже поначалу сомневался, но, когда проверил с десяток точек, сомнения отпали- не поймал на глюках. Реально удобно...

29

Proffessor написал(а):

высокий коэффициент отражения или КСВ- это следствие неполной передачи мощности в нагрузку.

Это так. Но нужно разделять потери рассогласования, когда часть мощности генератора вновь возвращается в него, и с помощью СУ (если оно идеальное) вопрос со 100%, переданными в нагрузку легко решается, и БЕЗВОЗВРАТНЫЕ потери, которые уже перешли в другой вид энергии- тепловой, и, которые уже никогда в электрическую энергию не превратятся...

Чтобы не было непоняток- КПД фидера определяется следующим образом:

На выход ставится нагрузка, а вход системы фидер+нагрузка согласовывается с генератором ИДЕАЛЬНЫМ СУ. Отношение мощности на нагрузке к мощности, отданной генератором, и есть КПД фидера. :flag:

ИЛИ, что то же самое- отношение мощности на нагрузке, к мощности, отданной в систему фидер+нагрузка.

Отредактировано Игорь 2 (2012-03-16 08:18:22)

30

Игорь 2 написал(а):

Это так. Но нужно разделять потери рассогласования, когда часть мощности генератора вновь возвращается в него, и с помощью СУ (если оно идеальное) вопрос со 100%, переданными в нагрузку легко решается, и БЕЗВОЗВРАТНЫЕ потери, которые уже перешли в другой вид энергии- тепловой, и, которые уже никогда в электрическую энергию не превратятся...

Отраженная волна есть физическая реальность, она несет энергию обратно к источнику, но проблема в том, что СУ в начале фидера не сотворяет чудо и не устраняет отраженную волну в нем, а принимает "удар на себя". Нельзя же предполагать, что СУ отражает отраженную волну обратно и она гоняется по фидеру из конца в конец до тех пор, пока не превратится в тепло :D

Отредактировано Proffessor (2012-03-16 08:27:25)


Вы здесь » VE3KF forum » Антенны, АФУ » Резонанс антенны


Создать форум.