Добротность антенн, накопленная энергия.

[Слушатель эфира]

Читаю и порой диву даюсь хорошо суперкомп недоступен

[R3MO]

Я этого не говорил. И говорил совсем не это

Ну как же, Вы сказали, что если мы найдем такую реактивную мощность, умножив которую на период мы получим накопленную энергию... то мы найдем накопленную энергию.

Анализировать переходный процесс нужно в том случае, когда у нас кроме входных клемм ничего нет.

К сожалению нужны ещё и "выходные клеммы", иначе всё было бы очень просто.

Но когда есть возможность покопаться внутри черного ящика в установившемся режиме, то уже могут быть иные варианты.

Вот по этой ссылке, (которую я обнаружил в ВИКИ, где искал определение добротности), статья про то, как народ 60 лет искал накопленную энергию ЭМА по установившемуся режиму... Не впечатляет, хотя особо не вчитывался. Раньше это называлось - "ползучий эмпиризм".
https://www.electronics.ru/files/art...le_789_918.pdf

[UR4III]

Не в обиду будет сказано, но вы усложняете задачу расчёта в принципе никому не нужного параметра антенны. Оценочно можно сделать всё проще и нагляднее.

Надеюсь, помните, как работает четверть волновой трансформатор. «Трансформация сопротивлений» происходит в результате накопления в четверть волновом отрезке линии энергии до уровня, когда величина подведенной к ЧТ энергии сравняется с энергией, потребляемой нагрузкой, с учётом коэф. отражения от неё. Накопление же энергии происходит за счёт частичного отражения падающей токовой волны от нагрузки и повторного её отражения от входа ЧТ.

Аналогичный процесс в переходном периоде происходит в полуволновом симметричном вибраторе. Падающая токовая волна полностью отражается от конца вибратора и движется к источнику, а когда достигает его, то оказывается в фазе со следующей полуволной вытекающего тока, т.е. усиливает его величину.

Процесс "симметричный" измерению добротности после отключения источника.

Главным персонажем накопления энергии в антенне являются токовые волны.

Если в первое мгновение переходного периода входное сопротивление вибратора определялась волновым сопротивлением провода полотна антенны, то далее при неизменном эдс источника и увеличении тока входное сопротивление будет снижаться и по окончанию переходного периода станет стабильным. Просчитаем на примере.

Полуволновой симметричный вибратор на 30 МГц. Свободное пространство. Диаметр провода 2 мм. Медь.

Резонансная длина 4,83 м. Входное сопротивление 73.06-j0.61 Ом. Ga=2.06. Ток 13.69+j0.11 мА

Волновое сопротивление провода 470 Ом. Ток 1 В /470* = 2,13 мА
Добротность 470/73 = 6,43

Рассчитаем Q для длины вибратора 4 м, 3 м и 2 м.

4 м. Z = 42.35-j227.52 Ом. Ток 0.79+j4.25 мА. Ga= 1,91 Q = 2,03

3 м. Z = 20.72-j530.21 Ом. Ток 0.07+j1.88 мА. Ga= 1,74 Q = 0.88

2 м. Z = 8.54-j963.58 Ом. Ток 0.01+j1.04 мА. Ga= 1.57 Q = 0,49

Считать добротность при увеличении длины вибратора не корректно, так как «горб» пучности тока начинает расщепляться на две вершины.

[UA4NE]

Статья интересна в плане того, что можно теоретически получить в пределе при ограниченных габаритах. Но на бумаге всегда гладко -))

Нам же остается одна дорога - для расширения полосы и уменьшения монструозности конструкции вносить разумные потери. Вполне инженерный подход к делу. Я уже приводил пример с магнитной антенной фирмы Барретт. Они там так хорошо зарезали добротность рамки, что для ее настройки при ста ваттах применяют самый дешевый переменный конденсатор, который только можно найти (шутка) -))

[R3MO]

Накопление же энергии происходит за счёт частичного отражения падающей токовой волны от нагрузки и повторного её отражения от входа ЧТ.

Это смотря что на входе...

Падающая токовая волна полностью отражается от конца вибратора и движется к источнику, а когда достигает его, то...

Тут Вы должны рассмотреть два варианта - вразрыв/невразрыв.

Добротность 470/73 = 6,43

Отлично! Осталась мелочь - доказать правильность этой формулы без ссылок на "я показал, следовательно я доказал". А то Вы тут не один, у кого чешутся руки что-нибудь на что-нибудь разделить. Двойные стандарты, так сказать по-современному.

[UA4NE]

Влад. Полуволновый у Вас получился с ошибкой, но она относительно невелика и поэтому простительна. Приближение в формуле очень грубое и не учитывает неравномерность характеристического сопротивления антенны и отличие его среднего (эквивалентного) значения от волнового сопротивления провода. Об этом есть у Щелкунова.

Но по коротким диполям методика не обоснована вообще никак. Результат никуда не годится, он даже с практикой расходится в разные стороны.

У вас получается - чем короче антенна, тем она широкополоснее. Это просто песня!

[RA6FOO]

Ни у кого пока ничего не получается

[EW1CL]

Влад. Полуволновый у Вас получился с ошибкой, но она относительно невелика и поэтому простительна. Приближение в формуле очень грубое и не учитывает неравномерность характеристического сопротивления антенны и отличие его среднего (эквивалентного) значения от волнового сопротивления провода.

Но по коротким диполям методика не обоснована вообще никак. Результат никуда не годится, он даже с практикой расходится в разные стороны.

Михаил, в 80 - е годы нам приходилось заниматься расширением рабочей полосы антенн на мобильных объектах Связано это было с появлением комплексов "АРБАЛЕТ" и требованием мгновенного перехода с основной на запасную частоту. Для этого измерялись входной импеданс конкретных антенн (как правило это штыри до 6м длиной на броне) и для них синтезировались многоконтурные СУ на основе фильтров Чебышева. Затем начали устанавливать радиостанции Р-181 и задача существенно усложнилась, так как необходимо было обеспечивать согласование не только на конкретных частотах, но и в достаточно широких диапазонах частот. Удовлетворительно решить эти задачи до моего ухода на пенсию так и не удалось. Программ, аналогичных MMANA в то время у нас не было, приходилось проводить большое количество экспериментов. Так что задача расчета добротности антенн и формирования схем их замещения на дискретных компонентах имеет большое практическое значение. Дерзайте
С своей стороны могу сказать, что частично удавалось расширить рабочую полосу при применении нескольких излучающих элементов размещаемых по образующим цилиндра, включаемых параллельно.

[RA6FOO]

Удовлетворительно решить эти задачи до моего ухода на пенсию так и не удалось.

Двусмысленно как то

[UR4III]

У вас получается - чем короче антенна, тем она широкополоснее. Это просто песня!

По каким приведенным параметрам Вы сделали этот вывод?

[UA4NE]

По каким приведенным параметрам Вы сделали этот вывод?

Дык вот же

2 м. Z = 8.54-j963.58 Ом. Ток 0.01+j1.04 мА. Ga= 1.57 Q = 0,49

Добротность 0,49 это даже меньше чем единица и стремится к нулю. А при Q=0 полоса пропускания бесконечна, т.к. система становится полностью безынерционной.

Есть такая классификация линейных систем:

Q = 0 - безынерционная
Q < 0,5 - апериодическая (корни хар. уравнения вещественные)
Q > 0,5 - колебательная (корни х.у. комплексные)
Q = oo - консервативная (частный случай колебательной, с нулевыми потерями)

Первая и последняя физически не реализуемые, но представляют теоретический интерес.

[RU3ACM]

для них синтезировались многоконтурные СУ на основе фильтров Чебышева

Это не совсем "ТО"

удавалось расширить рабочую полосу при применении нескольких излучающих элементов

А вот это "ТО"

[EW1CL]

Поделюсь нашим опытом. Добротность конкретной антенны мы рассчитывали следующим образом:
Измеряли входной импеданс антенны r+jx.
Для расчета в эквивалентную схему добавляли идеальную реактивность -jx (с противоположным знаком). Получался колебательный контур, добротность которого определялась по формуле Q=|х|/r.

[UA4NE]

Получался колебательный контур, добротность которого определялась по формуле Q=|х|/r.

Этот метод не универсальный, его с натяжкой можно применить только для коротких антенн. Натяжка в том, что чем длиннее антенна, тем больше погрешность. Т.к. получается добротность контура, а не самой антенны.

Для практики - сойдет, конечно.

===

Проскочила шальная мысль. К короткой антенне с неизвестной QA добавляем индуктивноcть с известной QL. Измеряем добротность полученной системы Q. Затем вычисляем добротность QA по формуле добротности сложной системы.

[RU3ACM]

Измеряли входной импеданс антенны r+jx.

У Вас добротнось антенны определяется ее входным сопротивлением.
А это не "ТО"

Как вычислить вашим способом добротность полуволнового диполя?

- - - Добавлено - - -

Этот метод не универсальный, его с натяжкой можно применить только для коротких антенн

Т.е., заменить антенну конденсатором?
Как-то экзотично, но зато реактивная энергия считается "на раз-два"