Энергетический баланс в антеннах

[R3MO]

Тема хорошая. Я бы ее переименовал, например, так: "Энергетический баланс в антеннах". Внезапно оказывается, что мощность и энергия - это белые пятна.

Жуликов показывают по телевизору - ну чем я хуже?

Образец доведенной до абсурда "концепции" UR4III антенны с двумя источниками, хотя там и доводить было нечего - она изначально абсурд.
А если серьезно, то предложенная мной модель позволит тестировать различные методы расчета накопленной в антеннах энергии.

[RA6FOO]

предложенная мной модель позволит тестировать различные методы расчета накопленной в антеннах энергии.

На своих ошибках учиться тоже полезно.

[UA4NE]

По этой картинке можно приближенно найти излучаемую мощность диполя.

Она построена для полуволнового диполя длиной 5 метров на расстоянии 1 метр от его продольной оси. Смотрим на черный пунктирный график - это плотность потока активной мощности (действительная часть от комплексной полной мощности) на этом расстоянии. Единицы измерения ватты на квадратный метр, но показания по оси Y надо умножать на 2 из-за ошибки в масштабе графика.

Методика такая. Ищем усредненное значение черного графика по всей длине диполя. На мой военно-морской глаз это примерно 0,015 ватт/м2. Умножаем на 2, получаем примерно 0,03 ватт/м2.

Далее находим площадь поверхности цилиндра длиной 5 метров с радиусом основания 1 метр (от оси диполя). Она равна 5*2*пи*1 ~ 30 кв. метров. Излучением по торцам цилиндра в первом приближении пренебрегаем. Получаем мощность, проходящую через боковую поверхность цилиндра 0,03*30 ~ 1 ватт.

Это именно та мощность, которая была задана при расчете ближнего поля в MMANA для этой антенны.

В первом приближении циферки сошлись, и это радует.

Для подсчета реактивной мощности в диполе можно использовать эту же методику, но только радиус цилиндра для красного графика нужно брать значительно меньше - несколько сантиметров от оси. 1 метр для реактивной мощности на этой картинке - слишком много, это уже где-то рядом с условной границей ближней зоны.

[RA6FOO]

В чём смысл и практическая польза?
Излучаемая мощность как % от подводимой и без этого вычисляется, и довольно точно.

[RU3ACM]

Для подсчета реактивной мощности в диполе можно использовать эту же методику, но только радиус цилиндра для красного графика нужно брать значительно меньше - несколько сантиметров от оси.

Ха-ха!

1. Получилось, что реактивная мощность антенны зависит от расстояния.
(т.е., могу выбрать любое ее значение, по вкусу )
2. Поток реактивной мощности за период равен нулю, это знает даже школьник.
Ее мгновенные значения не имеют физического смысла.

Тему пора закрывать, я не против

[UA4NE]

Как же не зависит-то? Конечно зависит от расстояния. За пределами ближней зоны она (реактивная мощща) ващще к нулю стремится. Поэтому реактивку и надо щучить вблизи от проводника.Валера, то, что выводится на графиках - это мнимая часть комплексной полной мощности. Это один из двух катетов треугольника мощностей. Откуда вы взяли, что он должен быть равен нулю?

[RU3ACM]

Конечно зависит от расстояния

И как же нам ее собрать, всю эту "реактивную мощность антенны"?
По какой сфере интегрировать плотность потока мгновенной реактивной мощности?
(напоминаю, за период эта мощность равна нулю)

Бред какой-то.
Тему пора закрывать

[UA4NE]

Это та энергия, которая шастает через поверхность данного воображаемого цилиндра туда-обратно дважды за период. Откуда Вы взяли, что она равна нулю? Она не излучается, т.к. напрочь реактивна, но она туда-сюда шастает!!!! И она не равна нулю.

Возьмите как пример качели. Когда вы их раскачаете, у них что по-Вашему, нулевая энергия?

Здесь ровно то же самое, только к потерям энергии на трение (джоулево тепло) добавляются еще потери энергии на излучение. Оба эти расхода энергии активны и составляют действительную часть полной мощности. Та энергия, что не расходуется - реактивная (накопленная), это мнимая часть. В качелях это кинетическая и потенциальная. В антенне это электрическая и магнитная. Которые переходят друг в друга в колебательном процессе. Откройте учебник Стрелкова, наконец, это классика жанра.

[RA6FOO]

Понятие реактивной мощности в электродинамике
http://journals.rudn.ru/miph/article/download/8832/8283

[UA4NE]

А если серьезно, то предложенная мной модель позволит тестировать различные методы расчета накопленной в антеннах энергии.

Александр, занимательная моделька.

Если заменить потребляющий источник (W3c) эквивалентным ему резистором, то усиление внезапно рухает с -30 до -60 дБи. Этот опыт дает нам представление об истинной излучающей способности данной "антенны" при однократном проходе бегущей волны, т.е. при отсутствии накопления энергии в ней (рекуперации).

Если в исходной модели с двумя источниками только лишь сменить медь на материал без потерь, то усиление с -30 дБи внезапно улучшается до примерно 0 дБи. Этот опыт иллюстрирует идеальную рекуперацию при полном отсутствии тепловых потерь во всех компонентах системы. Вся накопленная в бегущей волне энергия расходуется только на излучение.

Про величину добротности и ширину рабочей полосы частот этой системы мы скромно промолчим. Также промолчим о том, сколько энергии в нее надо вкачать, чтобы она излучила хотя бы 1 ватт.

Одна и та же конфигурация проводов может дать нам как 0 дБи, так и минус 60 дБи! Воистину, MMANA очень добра к нам. И это не ошибки в расчетах, все результаты легко объяснимы. Так же легко объяснимо и усиление близкое к 0 дБи у идеальной модели диполя "из двух гвоздей" и у модели "антенны Влада".

Принцип "что загрузишь, то и получишь" универсален. К любому моделировщику требуется небольшое, но очень важное дополнение, которое на шофёрском жаргоне называется "прокладка"

- - - Добавлено - - -

Понятие реактивной мощности в электродинамике

Хорошая статья. В ней есть отсылка на более раннюю и более объемную работу [13] этого же автора, где анализируется, в частности, структура стоячей волны в "ближнем поле" излучающих диполей и квадруполей.

Я так понимаю, что эти самые "лагранжианы" дают возможность сделать объемную структуру сложного поля более наглядной. Такой же наглядной, как (например) для более простого поля длинной линии. Локализовать в пространстве пучности и нули реактивной энергии. Визуализировать в пространстве воображаемые поверхности "локального резонанса", которые мы тут называем "реактивными нулями" и через которые реактивная энергия не перемещается.

Это примерно та же задача, которую мы тут пытаемся решать, строя экселевы таблицы и рисуя красивые картинки по результатам расчета ближних полей в MMANA. Но мы разглядываем какое-то одно частное сечение сложного поля. А там это сложное поле анализируется в общем виде, и аналитическое решение ищется для всего поля в целом.

[UR4III]

С начала этой темы и по сей день у меня стойкое ощущение, что в очередной раз открыт филиал Палаты N6.

Если автор открывает тему, то должен обосновать хотя бы кратко её актуальность, сформулировать проблему, вынесенную на обсуждение, и наметить пути её решения. Тогда есть что обсуждать!

Ничего этого нет! Есть ссылка на «белые пятна», ссылка на жуликов, почему-то упоминается модель моей антенны и в конце многозначительное -

А если серьезно, то предложенная мной модель позволит тестировать различные методы расчета накопленной в антеннах энергии.

Если это не шутка, то приведите хотя бы один пример тестирования, чтобы узнать, в чём польза этой модели? Или «не царское это дело»? Просветлённые знают, о чём разговор!

По существу. Электрический ток в проводнике сопровождается магнитным полем вокруг него. Плотность зарядов на поверхности проводника сопровождается электрическим полем. Какой-то умник назвал эти поля реактивными. Другой умник, услышав слово «реактивность», стал доказывать, что нужно бороться с этой реактивностью по аналогии борьбы с ней в цепях квазистационарного тока, дабы увеличить мощность излучения антенны.
И полетели статьи с непонятной для радиолюбителя математикой, но понятной для «учёного» целью – переаттестация, диссертация и прочей бумаженцией.

Ты сделай антенну, в которой хотя бы часть энергии реактивного поля перешла в излучение ЭМВ, и тебя сходу пригласят на работу в богатые компании.

Но действительность, как я понимаю, такова, что указанные ранее поля тока и зарядов никакого отношения к процессу излучения не имеют!

Отношу появление этой темы к последствиям аномальной погоды на территории России.

[RU3ACM]

Отношу появление этой темы к последствиям аномальной погоды на территории России.

...а обсуждение высоких материй, связанных с этой темой, отношу к последствиям дегустации крымских вин

Возьмите как пример качели. Когда вы их раскачаете, у них что по-Вашему, нулевая энергия?

У качелей реактивной энергии вообще нет.

Хорошая статья....Я так понимаю, что эти самые "лагранжианы" дают возможность сделать объемную структуру сложного поля более наглядной.

Не плохо бы увидеть эту "наглядную структуру" на картинке.
(антенный лагранжиан )

Для информации.
Малость почитал про автора статьи, это преподаватель из Станкина.
Вместо, того, чтобы заниматься своим делом, т.е. разрабатывать станки с ЧПУ, он полез в электродинамику.
(похоже, что любознательный, как мы с Владом)
По его собственному признанию с реактивным электромагнитным полем он познакомился в девяностые годы....
После этого "признания", опусы товарища читать желания не возникло....

филиал Палаты N6.

Ага.

[UR4III]

Приношу в жертву тестированию методов расчёта накопленной в антенне энергии сию модель. Те же 10 м длины полотна и сногшибательные для этой длины усиление и подавление. А решите инженерную задачу по компенсации реактивки в входных сопротивлениях антенных портов - станете богатым.

SW-160.maa

[R3MO]

Вся накопленная в бегущей волне энергия расходуется только на излучение.

Не согласен, причем для любой антенны. В любой антенне только часть содержащейся там энергии излучается, даже если не считать потери.
Меня не интересует деление энергии и, тем более, мощности в антеннах на активную и реактивную. Интересна полная энергия, накопленная в антеннах относительно энергии поступающей в неё за один период. Это и есть добротность.
Я свою модель привел зачем - её можно полностью обсчитать практически точно, как длинную линию. И сравнить полученный результат с, например, тем методом, в котором Вы использовали результаты MMANA, или с тем, что предлагал Александр (СЭ) по реактивной части входного сопротивления.
Ну и, заодно, подчеркнуть ещё раз абсурдность IV от UR4III.
И ещё, Михаил, я прошу Вас не реагировать, хотя бы в этой теме, на надоевшие выпады одноваттников. Мы же договаривались - пусть сначала решат задачу про батарейки и баранов.

[UA4NE]

Чем хороши идеальные модели из материала без потерь - так это тем, что сразу видно: что есть what, кто есть who и что чего стоит.

Если нет потерь энергии в тепло, то остается только расход на излучение. Мухи и котлеты уже можно как-то разделить.

Потом вносим учет потерь в проводах, в СУ, где-то еще... и ... или радуемся или прослезяемся.

"Разделяй и властвуй" (С)