Добротность антенн, накопленная энергия.

[Слушатель эфира]

Кроме того не вся энергии ближнего электромагнитного поля выныривает и заныривает через цилиндр вокруг проводника - она в объеме ближней зоны.

Тут как раз всё верно, если она не заныривает, она излучилась. Вопрос был у меня в другом, что, если одновременно есть поток в обе стороны? А оно так и есть.
Остаток энергии, от поверхности, через которую считаем и до провода выкинут из расчёта, но его вклад скорее всего малый.

[R3MO]

что, если одновременно есть поток в обе стороны? А оно так и есть.

...она в объеме ближней зоны.

...в физике обычно используют понятие плотности энергии электромагнитного поля (в определённой точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.

От этого и надо плясать, а уж куда припляшешь с какими допущениями-упрощениями - другой вопрос.

[UA4NE]

Остаток энергии, от поверхности, через которую считаем и до провода выкинут из расчёта, но его вклад скорее всего малый.

Именно так. Поэтому взят достаточно малый радиус 1 см, чтобы с одной стороны, потерять поменьше потока, и с другой стороны - было не слишком близко от проводника. А то фиг его знает, какие там у MMANA краевые эффекты. Я тоже думаю, что практически вся реактивная энергия ближнего поля должна перемещаться через поверхность цилиндра, чтобы попасть на поверхность проводника.

Тут звучало предложение отодвинуться с цилиндрами на метр - это видимо была шутка -)) На метре уже практически заканчивается ближняя зона, от реактивного поля остаются жалкие крохи, и практически вся реактивка останется внутри цилиндра неучтенной.

Сейчас для сравнения выложу такой же расклад по мощностям для укороченного диполя длиной 1 метр (1/10 лямбды) из этого же тонкого проводника (2 мм).

- - - Добавлено - - -

Диполь длиной 1/10 лямбды, длина 1 метр, диаметр провода 2 мм. Радиус контрольного цилиндра 1 см. Материал без потерь. Частота 30 МГц.



Из расчета MMANA можно увидеть, что для излучения мощности 1 ватт пришлось поднять напряжение источника до 1400 вольт. При этом на клеммах шастает реактивная мощность 1 кВАр. Отношение реактивной части импеданса к активной около тысячи, исходя из этого можно ожидать величину добротности примерно такого же порядка. Но зато при этом КПД антенны все 100 %.

На один график обе мощности (АМ и РМ) получилось разместить только с логарифмической шкалой, т.к. они отличаются практически в ту же тысячу раз.



После подсчета "квадратиков" (в линейном масштабе) получились следующие цифры:
РМ = ПМ = 50 000 у.е.
АМ = 70 у.е.
Q = 50 000 / 70 = 714.

Это идеальный короткий 1/10-волновый диполь без потерь в проводах и СУ. С реальными проводами и с реальным СУ от сотни процентов КПД останутся крохи, и добротность соответственно рухнет. Величину реального КПД и реальной добротности можно оценить.

[RA6FOO]

Тут звучало предложение отодвинуться с цилиндрами на метр

Можно и так рассматривать, но это было предложение обратить внимание на то,
что соотношение будет совсем другим. "Колбасу" ближней зоны надо не послойно
и не поперек резать, а продольно и затем интегрировать на обьем. Он круглый как колбаса.

Результат то когда будет, отношение реактивной мощности в обьеме ближней зоны
к излучаемой мощности у диполей 0,1 (а лучше еще короче) и 0,5 лямбда диполей?
Ведь этот коэффициент и был назван добротностью.
Или уже не этот?

[UA4NE]

Если у этого же короткого диполя (0,1 лямбды) сделать лучи из труб диаметром 4 сантиметра, то вот что получится



Это уже большой прогресс -)) Для излучения того же одного ватта уже стало достаточно подать напряжение всего 642 вольта (вместо 1400). При этом реактивная мощность на клеммах упала практически в 2 раза - с киловара до пятисот ВАр с хвостиком. Это означает, что и добротность понизится тоже примерно в 2 раза до вполне удобоваримых цифр порядка трех-четырех сотен единиц при 100-процентном КПД. Если СУ сделать из посеребренной шины с холостой добротностью порядка тысячи, то есть шанс получить уже приличный КПД на реальной антенне.

[R3MO]

с киловара до пятисот ВАр с хвостиком.

Где накопленная энергия в джоулях?

Главное, что можно тыкать в формулу данные, получать новые данные и апеллировать ими, а забота о том, что выходные данные могут иногда оказаться чушью, пусть с этим разбирается оппонент.

[UA4NE]

Посчитайте на своей модели, сравним. Входное сопротивление известно. Модель короткой антенны ведь проще будет, чем модель диполя.

[Слушатель эфира]

Где накопленная энергия в джоулях?

В Джоулях там очень мало, умножается ведь на период колебания.
Добротность указана, умножь на мощность излучения и на период или полупериод, одно из двух.

[RA6FOO]

Дело идет к счастливому концу.

[R3MO]

В Джоулях там очень мало, умножается ведь на период колебания.

В наноджоулях больше - заодно может грант выделят на нанотехнологию...

(реактивная мощность) РМ = 608 у.е.

Я б умножил, так мощность в у.е. Нашли формулу и не показали.

[UA4NE]

О погрешности метода интегралов и о влиянии радиуса контрольного цилиндра.

По сути, в этом методе используется распределение активной и реактивной мощности на самом проводнике - по аналогии с тем, что мы делаем для длинных линий с известными распределениями напряжений и токов. Разница лишь в том, что вместо U и I берутся напряженности полей Е и Н в непосредственной близости (~1 см) от поверхности проводника.

Из-за этого отличия может возникать погрешность в случаях, когда вблизи провода напряженность поля меняется очень быстро от расстояния. Это особенно характерно для связанного поля коротких антенн, поэтому будет занижение и по реактивной мощности и по добротности. Например, вместо реальной 1000 может получиться добротность 700.

В полноразмерных диполях поле вблизи проводника изменяется существенно плавнее, поэтому этой погрешностью можно пренебрегать.

Я попробую вечером пересчитать короткий диполь для более близких расстояний и посмотрим, будет ли уточняться результат.

[UA4NE]

Короткий диполь 30 МГц, 1/10 лямбды, диаметр провода 2 мм, материал без потерь.

Посчитал дополнительно мощности для уменьшенного в два раза расстояния (радиус контрольного цилиндра) 5 мм. Все цифры увеличились примерно в 4 раза, но отношение между интегралами осталось прежним. Форма обеих кривых практически не изменилась.

Метод интегралов R_ц=5 мм: Q = 728
Метод интегралов R_ц=10 мм: Q = 714

[RU3ACM]

Q = 728

Думал-думал, что-то это такое "физически"?
И удумал - это добротность конденсатора

Т.е., расчет добротности плоского конденсатора в ММАНе можно считать тестовой задачей для проверки методики расчета Q антенны.

[UR4III]

Метод интегралов Rц=5 мм: Q = 728

Михаил! Пожалуйста, опишите физические процессы, приводящие к такой огромной добротности короткой антенны.

Валерий! Да мы с вами единомышленники!

[RU3ACM]

опишите физические процессы,

Элементарно!
Это конденсатор, у которого излучение является потерями.