Гипотеза работы ЕН антенны

[DF9VK]

И энергия нахаляву. ЕН рулит!

Да, уж !!! После того как они "попробовали" ЕНу, больше нигде, как с ней, работать не хотят! Халява обошлась в 50 Евро.

[UA1ACO]

Добрый день,

Вопрос, на какой длине осуществляется переход количества в качество? Где скачок?

Спасибо за вопрос. Я его маленько "адаптирую", как я его понимаю.
Почему нельзя сделать ЕН меньше или больше каких-то оптимальных "рамочных" размеров?
Берем оптимальные (кстати полученные не в результате расчетов, а практически) размеры ЕН - примерно в 20-40 раз меньше длины волны.
Рассмотрим ЕН как цепь из последовательных L и С, где С - емкость между цилиндрами, создающая высокое Е между цилиндрами в момент резонанса.
Е - вызывает ток смещения (фазы и т.д. сейчас опускаю).
Будем увеличивать длину цилиндров... растет емкость, уменьшается индуктивность катушки настройки.
Зная, что добротность системы расчитывается по известной формуле: Q = (1/R)*SQR(L/C) понимаем, что при увеличении размеров цилиндров (емкости), добротность падает, а значит и падает Е между цилиндрами, меньше ток смещения и т.д. Это плохо.
Теперь попробуем уменьшать размеры цилиндров меньше оптимальных.
Размеры цилиндров меньше, емкость между ними меньше, индуктивность катушки настройки становится больше.
Потери в катушке растут. Емкость между цилиндрами становится соизмеримой с паразитными емкостями в антенне (сосредоточенными по сравнению с "раскрытой в пространстве емкостью цилиндров"). Опять таки Е между цилиндрами падает, уменьшается ток смещения... и т.д. Опять плохо.

Таким образом, размеры ЕН оптимальны в каком-то сравнительно небольшом диапазоне размеров.
Кроме того, существуют и еще факторы (о "фазовом набеге" Вадим RX3APE уже сказал), которые не дают сделать ЕН больше или меньше оптимальных размеров.
Поэтому никакого резкого перехода нет... просто плавно ухудшается эффективность ЕН по сравнению с оптимальными размерами.
Здесь на форуме (более года назад) мной было опубликовано фото с 10-ю разными ЕН на одну частоту (7 МГц) при разнице в размерах на порядок! (20 см - 2 метра). Замеры уровня полей в дальней зоне (3 км.) показали, что оптимальные размеры все же есть.

Спасибо.

[RZ6FE]

Халява обошлась в 50 Евро

http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=10733&page=2 пост 16

[DF9VK]

Халява обошлась в 50 Евро

Вообще-то, пост был про лампочки. А Вы , Александр, про что ?

Добавлено через 1 час 18 минут
Добрый вечер

Здесь на форуме (более года назад) мной было опубликовано фото с 10-ю разными ЕН на одну частоту (7 МГц) при разнице в размерах на порядок! (20 см - 2 метра). Замеры уровня полей в дальней зоне (3 км.) показали, что оптимальные размеры все же есть.

Так можно "тянуть резину" до бесконечности и изготавливать и 1000 и более антенн. Поэтому я и предлагал сделать элементы телескопические.
Нужно лишь максимально соблюсти симметрию - (L+L), отказавшись от "звезды". Постараться максимально подавить АЭФ всеми возможными
способами. В качестве катушек применить вариометры ( с потерями на этом этапе можно смириться). Сдвигаем, раздвигаем, подстраиваем - получаем
оптимальный размер, если он есть, при примерно одинаковом диаметре элементов. Иначе может и нашей жизни не хватить!

[UA1ACO]

Вечер добрый,

В качестве катушек применить вариометры ( с потерями на этом этапе можно смириться).

Нет, смириться нельзя (в этом суть), в этом я с вами не согласен в корне... все эксперименты надо проводить честно, хотя это и стоит сил и средств. В Ротхаммеле четко описано какие потери возникают в Magnetic Loop если существуют потери...в ДЕСЯТКИ РАЗ! Помните наш эксперимент с ферритовой трубкой в согласовании? Нельзя себя, по крайней мере, обманывать. Тоже самое и в ЕН. Видимо поэтому у некоторых ЕН и не работают... Я пробовал и НЕ ОДИН РАЗ ставить вариометры (и писал об этом)... результат сразу плачевный кроме потерь (существенных и очень!) возникают еще и резонансы в вариометре (паразитные) и в итоге КПД ЕН становится, извините, "пшик" посмотрите ссылку которую дал RZ6FE в посте #3258 (кстати, спасибо Александру). А жизни может и не хватить, я согласен. Тем более если построить 1000 ЕН... если надо - построю!... я к этой цифре близок на все! диапазоны от КГц до Гиг. Я результат ВИЖУ!!! DL1BA Василий, также очень помог своими расчетами... за что еще раз ему спасибо! Но дело не умирает и по моим наблюдениям все шириться... я за этим слежу по возможности... ну такой я упорный Истина дороже!

Спасибо.

[RU3ACM]

Зная, что добротность системы расчитывается по известной формуле: Q = (1/R)*SQR(L/C) понимаем, что при увеличении размеров цилиндров (емкости), добротность падает, а значит и падает Е между цилиндрами, меньше ток смещения и т.д. Это плохо.

Владимир, спасибо за подробный ответ.
Вы добавили еще одну проблему (для меня). Теперь их четыре
1. Высокий КПД ЕН антенны.
2. Осциллограммы в Ваших опытах.
3. Отсутствие излучения кабеля (в Ваших опытах).
4. Наличие оптимального размера вибраторов.

Попытки приспособить мои "познания" в электродинамике к объяснению этих эффектов бессильны. Но, мы, правильные пацаны производства 49г., никогда не сдаемся

Не согласен, что уменьшение тока смещения, это плохо. Опять забываем, что в антенном хозяйстве, токи, напряжения и напряженности поля - КОМПЛЕКСНЫЕ!
Уменьшается реактивная часть тока смещения, а это хорошо.
Для полуволнового диполя она почти отсутствует.

Емкость между цилиндрами становится соизмеримой с паразитными емкостями в антенне (сосредоточенными по сравнению с "раскрытой в пространстве емкостью цилиндров"). Опять таки Е между цилиндрами падает, уменьшается ток смещения... и т.д. Опять плохо.

И здесь не согласен.
Паразитной считаю емкость между цилиндрами, а емкости в антенне (вибраторе) являются источником ЭМВ.
А, может быть, здесь собака то и зарыта?

Валерий

[UR4III]

А как с точки зрения ТДЛ можно с помощью упрощенных рассуждений описать излучение укороченной антенны?
(с полуволновым диполем все понятно).

По мне разницы особой нет. Но мне и с диполем не всё понятно. Извините, но далее непричёсанные мысли вслух.

Ну, летит заряд по проводу. Хотя не сам заряд, а частица, им обладающая. Свободный электрон. Забудем, что его скорость на несколько порядков ниже скорости распространения тока в проводнике. Разгоняется электрон энергией электрического поля. Т.е. он всё время ускоряется, как саночки с ледяной горки. Полетает к концу вибратора. Ба! Далее лететь некуда. Тормозится, набивая шишки и отдавая энергию эдс самоиндукции. А она разгоняет его назад. Дескать иди-ка ты домой.
Вслед за движением заряда электрона перемещается в пространстве его эл.поле. А движение заряда (ток) вызывает появление магнитного поля.
Теперь давайте посмотрим, где излучается и в каком виде энергия.
Энергию эл.поля в проводе создаёт эдс источника. Тратится она в основном на разгон электрона и преодоление сопротивления его движению. Электрическое поле заряда электрона накрепко с ним связано. Оно постоянно или нет? Если постоянно, то энергия на его поддержание не расходуется. Далее магнитное поле. Его связь с током не подлежит сомнению. Ток постоянен, МП тоже. Ток изменяется по синусоиде, напряженность МП тоже. Причём за четверть периода роста тока при скорости света МП отлетает на громадное расстояние от проводника, но за следующие четверть периода спада тока с той же скоростью успевает вернуться в проводник. Правда раскритикованный вами И.Мисюченко доказал, что скорость распространения МП не постоянна. Если это так, то действительно часть энергии может не вернуться в проводник.
Но тут картину портят релятивисты, утверждающие, что МП можно обнаружить и у статичного заряда, если мчаться мимо него со скоростью света. Блин! Что же тогда излучает МП???
В общем, не вижу я механизм излучения энергии. Не убеждают меня мантры типа: «Излучают ускоренно движущиеся заряды». Но вполне понимаю, что искусственное возмущение среды приводит к распространению этого возмущения в среде, которая вполне законно сопротивляется этому возмущению. Т.е. если заряд статичен, его поле никого не трогает и он сам как бы является элементом среды. Но если его двигать, то его эл.поле должно деформироваться и «истираться». На преодоление сопротивления среды и поддержание поля заряда естественно тратится некая энергия.
Переходим к нашим баранам. Диполь. Два разно полярных заряда. Пусть среда – это плоскость с нулевой напряженностью поля. Тогда поле одного заряда будет представлять собой горку, высота которой обусловлена величиной заряда, а поле другого - ямкой той же глубины, что и высота горки. Понятно, что область возбуждения среды будет тем больше, чем дальше горка от ямки и чем выше горка и глубже ямка. Физики ввели понятие, характеризующее приведенную картину – ДИПОЛЬНЫЙ МОМЕНТ.
Можно конечно «вдуть» в укороченный диполь побольше мощи, но, к сожалению, РАЗМЕР ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ! Кому интересно, может посчитать дипольный момент при заданной подведенной мощности. Я считал и, несмотря на всевозможные ухищрения, именно длина диполя обуславливает величину дипольного момента!

[DF9VK]

Я пробовал и НЕ ОДИН РАЗ ставить вариометры (и писал об этом)... результат сразу плачевный кроме потерь (существенных и очень!) возникают еще и резонансы в вариометре (паразитные) и в итоге КПД ЕН становится, извините, "пшик"

По поводу паразитных резонансов я с вами согласен, сам сталкивался с этим явлением, помните я вам об этом писал. Дело было с роликовым вариометром 80 мкгн , до сороковки работал хорошо, а выше появлялась всякая хрень. Я предлагаю посмотреть в сторону так называемых " Screwdriver" они свободны от этого недостатка.

[RX3APE]

Паразитной считаю емкость между цилиндрами, а емкости в антенне (вибраторе) являются источником ЭМВ.
а, может быть, здесь собака то и зарыта?

Уважаемый Валерий!
Вы двигаетесь в правильном направлении! "Собака" в том числе и здесь "зарыта"... :-).
Но начнем издалека. Вы, наверное, видели картинку в учебниках (прикладываю картинки), в которых колебательный контур "превращааается" в антенну! :-) Ну и показано, что ток смещения замыкается между равноудаленными участками плеч диполя!
И МЫ на столько ПРИВЫКЛИ к этим картинкам, что ВЕРИМ! Но на самом деле все НЕ ТАК! И если для участков антены около передатчика это еще более-менее справедливо, то в отношении крайних точек (концов диполя) - это абсолютно невозможно! Не может ток смещения течь между концами диполя (полуволнового)! Почему? спросите Вы, вроде напряжение от передатчика приложено в противофазе и напряжение на концах диполя в противофазе! Да! Но, мы забыли, что концы диполя расположены на расстоянии ПОЛ ВОЛНЫ. То есть пока ток "добежит" от одного конца диполя к другому, он будет СИНФАЗНЫМ!
Это, в частности, объясняет почему у диполя диаграмма в виде "восьмерки"! Это не что иное, как диаграмма "стека" из ДВУХ излучателей (антенн), расположенных на расстоянии пол волны и запитанных в противофазе! Можете проверить (например, в ММАНЕ).
То есть ДИПОЛЬ - это не ОДНА антенна а ДВЕ!
Теперь перейдем к емкостям! Так как мы только что выяснили, что ток смещения не может замыкаться между концами диполя, то куда же ему деваться? А деваться ему НЕКУДА, поэтому он замыкается НА ЗЕМЛЮ! А это плохо. В земле ПОТЕРИ! Поэтому говорят земля должна быть хорошим проводником...
Ну, а в ЕН антенне (так как она "маленькая") ток смещения между цилиндрами течь очень даже может! (ну и часть "ответвляется" в пространство).
Вот, примерно так...
Надеюсь, на сегодня хватит! :-))

73! Вадим.

[UA4HJI]

Соглашусь с Вадимом по поводу синфазности тока смещения между крайними точками полуволнового вибратора (редко, действительно, где это упоминается), лишь добавлю, что это изменение фазы происходит плавно по длине вибратора. Но также скажу, как мне думается, про землю для симметричного вибратора у Вадима сказано лишне. Во первых можно представить идеальный случай отсутствия земли, поэтому, думаю, ток смещения (это же специфический ток - практически это своеобразное эл. поле) от крайних участков диполя отталкивается (а может компенсируется) между собой, а нескомпенсированная часть переходит в поле излучения и формирует восьмёрку диаграммы.

Паразитной считаю емкость между цилиндрами, а емкости в антенне (вибраторе) являются источником ЭМВ.

А вот здесь не соглашусь с Вадимом и предположу что Вы Валерий именно из-за вышеприведённого установленного Вами для себя постулата и не можете вникнуть в суть работы ёмкостных антенн. Вы не хотите отойти от общепринятых понятий антенн с распределёнными параметрами, где, да, действительно торцевые сосредоточенные ёмкости являются паразитными. У ЕН совсем по другому. Торцевой ёмкости у ЕН, можно сказать, вообще нет (в первом приближении), а ёмкость цилиндров (пластин) - это не распределённая ёмкость как у диполя, а сосредоточенная. Причём индуктивность цилиндров также мала (в первом приближении равна "0"). Если у полноразмерных диполей мы имеем резонанс контура с распределёнными параметрами (С и L), то у ЕН тот же резонанс с сосредоточенным контуром при особой конфигурации конденсатора (цилиндров-пластин). Здесь паразитной, т.е. не участвующей в процессе излучения, ёмкостью является межвитковая ёмкость катушки и ёмкости пластин относительно других проводников (земли, фидера и т.д.). Пока вы это не поймёте (не примите, а лучше измерите) будете ходить кругами.
Я поддерживаю мнение Владимира (UA1ACO), что большой загадки в С (ЕН) антеннах нет, она удовлетворяет и не противоречит всем основным положениям классической электродинамики, хотя и необычна как для практиков так и для теоретиков. А вот почему её появление так затянулось это вопрос, у меня есть несколько версий, но это уже другой разговор.

[RU3ACM]

Я поддерживаю мнение Владимира (UA1ACO), что большой загадки в С (ЕН) антеннах нет, она удовлетворяет и не противоречит всем основным положениям классической электродинамики, хотя и необычна как для практиков так и для теоретиков. А вот почему её появление так затянулось это вопрос, у меня есть несколько версий, но это уже другой разговор.

Аркадий и Вадим!
После прочтения Ваших сообщений, за которые огромное спасибо, мне надо взять перерыв на осмысление. Загадка ЕН антенн стала для меня непосильной.
Пока в голове только каша, бррр................Весь юмор пропал.
Еще раз спасибо, приду в себя - обязательно отвечу.

С уважением, Валерий

[RZ6FE]

Вообще-то, пост был про лампочки. А Вы , Александр, про что ?

Про что же я мог - про НЕ антенну, конечно! Лампочки это хорошо, но не забывать же тему...

[UR4III]

Ну и показано, что ток смещения замыкается между равноудаленными участками плеч диполя!
И МЫ на столько ПРИВЫКЛИ к этим картинкам, что ВЕРИМ! Но на самом деле все НЕ ТАК!

На самом деле... Я в общем противник тока смещения. Но давайте осуществим расклад.
Ток проводимости опережает напряжение на 90 гр. (Мы же о ёмкости ведём речь). Ток смещения отстаёт от напряжения на 90 гр. (dE/dt). Итого между ТП и ТС 180 гр. Т.е. ТС "замыкает" в вибраторе ТП.
Кажется Вы немного скрестили напряженность эл.поля и ток.

Пока в голове только каша, бррр................Весь юмор пропал.

Да, плюньте на эти антенны и решение обидится и придёт само.

[RX3APE]

А вот здесь не соглашусь с Вадимом

Аркадий!
Я имел в виду именно то, что Вы написали! Действительно, Валерию нужно ПЕРЕОСМЫСЛИТЬ цитируемую фразу.

73! Вадим.

Добавлено через 5 минут

Ток проводимости опережает напряжение на 90 гр. (Мы же о ёмкости ведём речь). Ток смещения отстаёт от напряжения на 90 гр. (dE/dt). Итого между ТП и ТС 180 гр. Т.е. ТС "замыкает" в вибраторе ТП.
Кажется Вы немного скрестили напряженность эл.поля и ток.

Уважаемый Владимир!

Вы совершенно правы, но для случая КОНДЕНСАТОРА или "очень короткой" антенны (например ЕН)! Но для диполя, рассматривая его концы, это не так, ввиду того, что ТОК СМЕЩЕНИЯоколо одного конца и около другого не одно и тоже! (так как проходя расстояние пол волны, фаза меняется на 180 градусов...

С уважением, Вадим.

[RA6FOO]

Разрешите здесь повторить то, что говорил уже. О ЕН антеннах
идут яростные споры, выдвигаются и опровергаются самые невероятные теории. Вот что писал Г. З. Айзенберг до этих споров и до ЕН антенн 30 лет назад.
... . Сравнивая эти выражения, получаем равенство Sэф (эффективной площади элементарного вибратора) для режимов приема и передачи. Выше указывалось, что для элементарного вибратора Sэф = 0,12λ в квадрате не зависит от его физических размеров. Для приемного вибратора это обьясняется тем, что понятие Sэф характеризует режим оптимального согласования антенны с нагрузкой. Сопротивление элементарного вибратора является почти чисто реактивным и для его согласования с нагрузкой в антенну надо ввести компенсирующий реактивный элемент (неоднородность), который вместе с вибратором образует резонансный контур, настроенный на рабочую длину волны. Чем короче вибратор, тем больше его реактивное сопротивление и тем выше добротность получающегося резонансного контура.
При приеме в вибраторе возникают большие резонансные токи, создающие вокруг вибратора область сильных реактивных полей. Наличие этих полей приводит к изменению направления и величины вектора Пойнтинга, т. е. изменению направления и потока энергии вокруг вибратора. Размер области сильных реактивных полей и определяет Sэф. В описаном явлении проявляются общие закнонмерности, присущие эффекту сверхнаправленности
Размеры ЕН антенны достаточно малы и известные явления в ней хорошо согласуются с описанными выше. Теоретически ЕН антенна любых малых размеров уступит полуволновому (в сотни и тысячи раз длинее) диполю лишь 0,7 дб усиления. Но нет материалов, которые могут реализовать неоднородности с необходимой добротностью.
У ЕН антенны два фронта врагов. Один лепит ей чудесные и неизвестные доселе свойства, другой в яростной борьбе с первым отрицает всё и вся вообще. Оба в надежде уничтожить противника и единолично обладать мадам истиной, но оба они работают против того, что сказано Айзенбергом, а конечном счете - против себя.