Добротность антенн, накопленная энергия.

[R3MO]

Интересно, как они "обратились к описанию электродинамики антенн во временной области (time-domain)"?. Наверняка так же, как я.

- - - Добавлено - - -

Для сильно коротких антенн разница точно не будет большая...

Я пока занимаюсь расчетом добротности для любых антенн и вообще для любых четырехполюсников. Частные случаи представляют ограниченный интерес.

- - - Добавлено - - -



Ну хорошо, а мощность они какую берут? Её мгновенное значение тоже меняется... Тоже пиковую? А эти ее пики с пиками энергии не совпадают! Короче - чушь всё.

[RA6FOO]

Я пока занимаюсь расчетом добротности для любых антенн

Сколько джоулей накоплено в ближней зоне любой антенны
пока остается неизвестным науке несмотря на очевидный ответ.

[Слушатель эфира]

а мощность они какую берут? Её мгновенное значение тоже меняется... Тоже пиковую? А эти ее пики с пиками энергии не совпадают!

А мощность у нас меняется строго по квадрату синуса - от нуля до максимума, независимо от реактивной энергии и мощности. Так что берём что угодно, только с соответствующим коэффициентом.
Пики и не обязаны совпадать, это не имеет значения.

[UA4NE]

Пиковую энергию используют в простом КК для удобства и упрощения расчета. Она годится, если в системе есть только два аккумулятора энергии, которые заполняются и опустошаются без остатка. У нас в антенне всегда существует ненулевой остаток, даже когда внешняя согласующая индкутивность наполнена до краёв.

[Слушатель эфира]

Я об этом же и написал ранее. Между колебаниями энергии в индуктивности и реактивном поле имеется некоторый фазовый сдвиг. А этот остаток становится не сильно существенным для сильно коротких антенн.

И вот тут возникает вопрос о пропорции разделения энергии в индуктивности и в реактивном поле, когда имеем затухающие колебания в системе антенна + СУ

[UA4NE]

Эти пропорции рассчитаны у Надененко, и я их использую при расчете системы "антенна + СУ" в Экселе.

===

В пространстве вдоль полотна антенны электрическая энергия и магнитная энергия имеют такое же распределение, как и в длинной линии. То есть, пропорционально квадрату косинуса и квадрату синуса. При суммировании этих энергий квадраты косинуса и синуса дают единицу, и получается (в приближении) равномерное распределение суммарной энергии по длине в среднем за период.

Отличие диполя от длинной линии учитывается через усредненное волновое (характеристическое) сопротивление диполя ро, которое для диполя вычисляется по специальной формуле, отличающейся от длинной линии. Вот практически и вся разница с точки зрения учета запасов энергии.

[Слушатель эфира]

В общем понятно, но это для простых конструкций антенн

[R3MO]

Я об этом же и написал ранее. Между колебаниями энергии в индуктивности и реактивном поле имеется некоторый фазовый сдвиг. А этот остаток становится не сильно существенным для сильно коротких антенн.
И вот тут возникает вопрос о пропорции разделения энергии в индуктивности и в реактивном поле...

Вот опять про простые, короткие антенны и индуктивности. Давай в качестве СУ, которое делает jX=0 во входном антенны возьмем не индуктивность, а отрезок линии. Тогда там не будет такого момента, когда вся энергия "убежала" в антенну (в отличие от индуктивности). И что, тогда новую теорию, определения и критерии станем выдумывать?

[Слушатель эфира]

Ну так ты так ещё более усложняешь задачу, как мне кажется. Потому и индуктивность, а не отрезок линии

[R3MO]

Далее, есть такой момент, когда в индуктивности энергии ноль, и энергия только в поле антенны.

Ну так ты так ещё более усложняешь задачу, как мне кажется. Потому и индуктивность, а не отрезок линии

Для тех методов, которыми я пользуюсь - это не усложнение.

[UA4NE]

Давай в качестве СУ, которое делает jX=0 во входном антенны возьмем не индуктивность, а отрезок линии.

Тут по сути ничего не меняется. Дополнительная энергия в линии рассчитывается так же, как и для антенны, только для "ро" будет другая формула. Далее суммируем.

[R3MO]

Я стараюсь решить задачу в общем виде. Но для проверки корректности разных методов расчета добротности нужны переходные процессы, которые в антеннах мы рассчитать не можем. Уже это говорил. Поэтому приходится пользоваться LC цепочками. Это не для моделирования антенн, а для проверки методов расчета добротности.

Отличие диполя от длинной линии учитывается через усредненное волновое (характеристическое) сопротивление диполя ро, которое для диполя вычисляется по специальной формуле, отличающейся от длинной линии.

Я могу смоделировать линию с любым ро и даже с ро, переменным по длине...

- - - Добавлено - - -

Можно смоделировать антенну LC-цепочками так, что в каждом сегменте каждого провода будет такой же ток и по амплитуде и по фазе, как в расчете MMANA.

[UA4NE]

Я сравнивал результаты по-Надененко с Щелкуновым (частные случаи) для полуволнового и волнового диполей. Результаты сходятся "в тютельку" (9,7 = 9,7 и 7,9 = 7,8).

Также для полутора-волнового диполя сравнил расчет по-Надененко с методом АЧХ (без СУ, голая антенна, питание от ИИН). Результаты строго не сошлись, но достаточно близки (22,1 = 20,0). Метод АЧХ с ИИН не идеален и дает погрешность, т.к. в нужном нам диапазоне частот Ga и Rвх не являются константами.

[UA4NE]

Удивительно, но факт. В теоретическом расчете антенн используется характеристика, полученная электростатическим методом. Это волновое (характеристическое) сопротивление "ро", которое влияет на множество параметров антенны: на величину тока при заданной мощности, на добротность, косвенно на КПД, на полосу пропускания, на частотные зависимости R и X и т.д. При помощи современных средств моделирования мы можем убедиться, что расчетные формулы, завязанные на "ро", достаточно адекватны.

Идея использования "ро" для расчета антенн была взята из теории длинных линий, где эта величина связывала удельную индуктивность L1, удельную емкость C1 и скорость распространения волны. Нужно было найти такую величину "ро", которая бы связывала эти же самые характеристики в антеннах некоторого класса. Например, в асимметричном вертикале или в симметричном диполе из длинных проводников цилиндрической формы. Поэтому самым простым решением было выразить "ро" через удельную емкость (на единицу длины) длинного цилиндра заданной длины L и диаметра D.

Для этого поступили очень просто. Взяли уединенный цилиндрический проводник, нашли его уединенную емкость, поделили емкость на его длину, нашли удельную емкость С1 и выразили через нее "ро" по известной формуле из теории длинных линий. Вуаля, задача решена.

В процессе ее решения была учтена неравномерность распределения электростатического заряда по длине проводника (концентрация заряда на концах) и выполнено усреднение. То есть, по факту была полученная некоторая усредненная по длине проводника характеристика "ро".

Оказалось, что полученная этим методом "ро" напрямую может быть применена для расчета несимметричных вертикалов. Для расчета симметричных диполей ее нужно тупо умножить в два раза из-за двукратного уменьшения величины C1. Еще раз вуаля!

Вот так и была получена та самая формула "ро" для проволочного симметричного диполя, которая достаточно хорошо подтверждается результатами численных методов математического моделирования.

[Слушатель эфира]

Интересно. Сейчас, в принципе, можно проверить, что было бы, если пойти дальше и делить этот уединенный цилиндр на участки более мелкие, рассмотреть, как соединение линий с разным ро. Можно ли было улучшить оценку, а также адекватность расчёта в отношении более сложных конструкций, хотя бы разного диаметра, но с аксиальной симметрией