Прошу прощения за задержку.
С удовольствием! Только гложут меня сумрачные сомнения… Ещё вчера Вы опубликовали список самоучек, замахнувшихся на электродинамику Максвелла, а с давних пор я вам не коллега. С чего вдруг появилась ваша просьба?Цитата:
Сообщение от R3MO
Отвечая Вам, исхожу из двух оснований. Первое – пропаганда двух входного питания антенн. Второе – а вдруг, Вы изобрели что-то ценное, а поучится хорошему, невзирая на личность автора, не зазорно. Усаживайтесь по удобнее, начинаю.
Когда я познакомился с двух входным питанием антенн, то пришёл к выводу, что его логично применять в укороченных антеннах. Укорочение полотна антенны приводит к снижению Rизл, но появившаяся направленность излучения может обеспечить Ga, сравнимое с Ga полноразмерной антенны. В итоге при дефиците площади для размещения полноразмерной антенны двух входное питание актуально и в городе и в деревне. Особенно на диапазонах 80 и 160 м. Так и появилась IV с этим способом питания. IV
Действительная часть входного сопротивления одного из портов оказалась со знаком минус. Отрицательное сопротивление в природе не существует и я отнёс этот казус к операциям с комплексными числами.
Однако появились товарищи, которые пояснили, что знак минус перед действительной частью входного сопротивления свидетельствует о том, что данный источник является потребителем энергии, а не её генератором. И прежде, чем рассчитывать антенну с мизерным кпд, лучше почитать ТОЭ.
Почитал и уяснил, что электротехника в описывает явления, связанные с постоянным и квазистационарным переменным током. Если включить два источника с разной величиной эдс встречно (т.е. противофазно), то работать будет тот, у которого величина эдс больше, а второй будет потреблять энергию. Не во всём согласился с этим тезисом, так как антенны питаются ВЧ током и здесь нужно учитывать набег фаз. Посему построил векторные диаграммы обоих источников. Оказалось, что угол между током и напряжением из-за большой емкостной реактивности у источника-генератора достаточно большой, а такой же угол у источника- потребителя превышает 90°.
Причём, если у генератора угол, к примеру 80°, то у потребителя он зашкаливает за 90° примерно на такую же величину, на которую у генератора недошкаливает, т.е. у потребителя угол 100°.
Далее, если разложить вектора токов на действительные и мнимые части, то окажется, что у потребителя активная составляющая тока течёт против его эдс, а у генератора синфазно с эдс. Т.е. всё тютелька в тютельку подтверждается то, что говорит нам ТОЭ: один источник производит энергию, второй потребляет!
Вопрос: сколько производит и сколько потребляет?
Если принять вектор тока за единицу, и подсчитать величину действительной части, то «против шерсти» эдс потребителя течёт всего ничего - около 4% энергии! Остальная гуляет по антенне в виде реактивной, которая с позиции ТОЭ вредная и в излучении ЭМВ не участвует. Вот специалисты ТОЭ и подсчитали, что кпд данной антенны ниже плинтуса.
Питается антенна с помощью связанных катушек (воздушный трансформатор). Реактивность входного сопротивления антенны компенсируется емкостью в цепи первичной обмотки. Т.е. в этой цепи имеем явление резонанса. Интересно, что 4% энергии, пройдя вторичную обмотку траса, наводят в первичке эдс, синфазную с током в ней. Т.е. усиливает его величину и 4% повторно направляются в антенну.
Далее возникает вопрос: сколько же энергии участвует в излучении ЭМВ? Неужели только 4%?
С позиции ТОЭ реактивная энергия в полезной работе не участвует.
Как это объясняется. Цепь квазистационарного тока замкнута. Величина тока на любом участке цепи одинакова. Напряжение источника распределяется между элементами цепи согласно их сопротивлениям. Если в цепи появляется реактивный элемент (конденсатор или индуктивность), то ток через него опережает или отстаёт на 90° от приложенного напряжения. Т.е. часть энергии изымается из цепи и это мгновенно ощущают все её участники. Если из цепи реактивным элементом изымается 96% энергии без включения в цепь компенсирующих элементов, то действительно останется только 4%.
Что из себя в этом плане представляет цепь антенны со стоячей волной тока. Кроме антенного полотна замкнутого или разомкнутого в ней нет реактивных элементов. Да и напряжение присутствует только на клеммах источника. Реактивность образуется от набега фазы тока. Например, если это полуволновой вибратор, то волна тока, добежавшая от источника до конца вибратора и вернувшаяся в источник, совпадёт по фазе с напряжением.
Если вибратор будет длиннее, то волна тока прибежит к источнику позже и в входном сопротивлении образуется реактивность индуктивного характера. Если короче – емкостного. Ток либо опережает напряжение, либо отстаёт.
Если же вибратор имеет резонансную длину, но точка питания сдвинута к концу вибратора, то всегда будем иметь емкостную реактивность. Почему? – надеюсь понятно.
Сам же ток, совершенно не зная, реактивный он или активный, шастая по полотну антенны чего делает? Правильно – излучает! Вот этот нюанс спецы ТОЭ и не учли, посчитав кпд антенны исходя из 4%!
Естественно, источник должен работать на активную нагрузку. Поэтому неплохо запомнить почти аксиому, если в любом участке антенно-фидерной цепи мы добиваемся резонанса, т.е. компенсируем реактивность, то вся подведенная от источника энергия проходит в антенну. Это может быть начало или конец фидера или само полотно антенны, электрически удлиняемое/укорачивающее вводом индуктивности/емкости. Всё точка!
У меня резонанс в первичной обмотке транса. В случае значительной перестройки по частоте подстраиваю СУ на входе линии.
Вся подведена энергия за вычетом потерь в трансформаторе, линии и фазирующем устройстве оказывается в антенне. Зачем мне напрягать мозг и считать полезную энергию в антенне на основании результатов моделирования антенны без учёта отсутствующих в модели СУ? Гораздо проще посчитать потери.
