Добротность антенн, накопленная энергия.

[UA4NE]

Я предлагаю не брать мгновенные значения и не учитывать фазы, а сразу применить готовые формулы для средней объемной плотности энергии на периоде. Для каждой точки отдельно посчитать плотность энергии для электрического поля (формула 4.19) и отдельно - для магнитного поля (формула 4.21), потом просуммировать. Получим среднюю плотность энергии поля в данной точке. Формулы взяты из "Технической электродинамики" Семенова.

В формулу подставляется квадрат длины вектора - это сумма квадратов его трех проекций на оси (столбец Magnitude в файле csv). Формулы даны для действующих значений, поэтому поправку вносить не надо.

[Слушатель эфира]

Нет, мне средние не так интересны, поскольку меня всегда интересует процесс в его динамике. А уж среднее из мгновенных получить проше некуда.

[Слушатель эфира]

Черновые результаты подсчёта энергии Е поля диполя 30 МГц внутри половины сферического слоя на расстоянии от 8 до 9 лямбда. Фаза в каждом из 50 отсчётов смещается на 7,2 градуса. Мощность источника 50 Ватт
Расчёт по сетке через 0,1 метр
NNN - количество точек в расчёте
Summa - количество энергии
Watt - пересчёт на мощность излучения
Примечание. С коэффициентами в расчёте могла быть ошибка (двойка). Столько же энергии должно дать и Н поле а обсчитана только половина объёма, то есть, надо умножить ещё на два. Получится, будто источник 100 Ватт отдаёт. Пока хотел показать, что расчёт энергии компоненты практически от фазы не зависит, как и должно быть на длине лямбда по направлению распространения волны. Также видно, что достаточно смотреть в слое 1/2 лямбда, значения повторяются через 180 градусов, как и должно быть
size=3000000 это 1 000 000 точек расчёта в плоскости расположения диполя. Справа колонка данных для области внутри круга с радиусом 1 лямбда

DeltaX=0,1 ______________ DeltaX=0,1
_ NNN=140962 __________________ _ NNN=8290
_ 0 _ Summa=8,59388E-7 ________ _ 0 _ Summa=8,52178E-7
_ Watt=2,50727E+1 ________________ _ Watt=2,48623E+1
_ 1 _ Summa=8,59395E-7 ________ _ 1 _ Summa=8,49961E-7
_ Watt=2,50729E+1 ________________ _ Watt=2,47976E+1
_ 2 _ Summa=8,59376E-7 ________ _ 2 _ Summa=8,89384E-7
_ Watt=2,50723E+1 ________________ _ Watt=2,59478E+1
_ 3 _ Summa=8,59330E-7 ________ _ 3 _ Summa=9,67969E-7
_ Watt=2,50710E+1 ________________ _ Watt=2,82405E+1
_ 4 _ Summa=8,59261E-7 ________ _ 4 _ Summa=1,08078E-6
_ Watt=2,50689E+1 ________________ _ Watt=3,15317E+1
_ 5 _ Summa=8,59174E-7 ________ _ 5 _ Summa=1,22072E-6
_ Watt=2,50664E+1 ________________ _ Watt=3,56146E+1
_ 6 _ Summa=8,59074E-7 ________ _ 6 _ Summa=1,37901E-6
_ Watt=2,50635E+1 ________________ _ Watt=4,02327E+1
_ 7 _ Summa=8,58966E-7 ________ _ 7 _ Summa=1,54570E-6
_ Watt=2,50603E+1 ________________ _ Watt=4,50958E+1
_ 8 _ Summa=8,58859E-7 ________ _ 8 _ Summa=1,71031E-6
_ Watt=2,50572E+1 ________________ _ Watt=4,98983E+1
_ 9 _ Summa=8,58758E-7 ________ _ 9 _ Summa=1,86250E-6
_ Watt=2,50543E+1 ________________ _ Watt=5,43384E+1
_ 10 _ Summa=8,58670E-7 ________ _ 10 _ Summa=1,99271E-6
_ Watt=2,50517E+1 ________________ _ Watt=5,81372E+1
_ 11 _ Summa=8,58601E-7 ________ _ 11 _ Summa=2,09275E-6
_ Watt=2,50497E+1 ________________ _ Watt=6,10560E+1
_ 12 _ Summa=8,58555E-7 ________ _ 12 _ Summa=2,15635E-6
_ Watt=2,50483E+1 ________________ _ Watt=6,29114E+1
_ 13 _ Summa=8,58534E-7 ________ _ 13 _ Summa=2,17950E-6
_ Watt=2,50477E+1 ________________ _ Watt=6,35868E+1
_ 14 _ Summa=8,58540E-7 ________ _ 14 _ Summa=2,16074E-6
_ Watt=2,50479E+1 ________________ _ Watt=6,30397E+1
_ 15 _ Summa=8,58573E-7 ________ _ 15 _ Summa=2,10127E-6
_ Watt=2,50489E+1 ________________ _ Watt=6,13046E+1
_ 16 _ Summa=8,58631E-7 ________ _ 16 _ Summa=2,00481E-6
_ Watt=2,50506E+1 ________________ _ Watt=5,84904E+1
_ 17 _ Summa=8,58709E-7 ________ _ 17 _ Summa=1,87743E-6
_ Watt=2,50528E+1 ________________ _ Watt=5,47741E+1
_ 18 _ Summa=8,58804E-7 ________ _ 18 _ Summa=1,72713E-6
_ Watt=2,50556E+1 ________________ _ Watt=5,03890E+1
_ 19 _ Summa=8,58909E-7 ________ _ 19 _ Summa=1,56335E-6
_ Watt=2,50587E+1 ________________ _ Watt=4,56107E+1
_ 20 _ Summa=8,59017E-7 ________ _ 20 _ Summa=1,39639E-6
_ Watt=2,50618E+1 ________________ _ Watt=4,07396E+1
_ 21 _ Summa=8,59122E-7 ________ _ 21 _ Summa=1,23673E-6
_ Watt=2,50649E+1 ________________ _ Watt=3,60815E+1
_ 22 _ Summa=8,59217E-7 ________ _ 22 _ Summa=1,09441E-6
_ Watt=2,50677E+1 ________________ _ Watt=3,19293E+1
_ 23 _ Summa=8,59296E-7 ________ _ 23 _ Summa=9,78364E-7
_ Watt=2,50700E+1 ________________ _ Watt=2,85438E+1
_ 24 _ Summa=8,59354E-7 ________ _ 24 _ Summa=8,95895E-7
_ Watt=2,50717E+1 ________________ _ Watt=2,61377E+1
_ 25 _ Summa=8,59388E-7 ________ _ 25 _ Summa=8,52178E-7
_ Watt=2,50727E+1 ________________ _ Watt=2,48623E+1
_ 26 _ Summa=8,59395E-7 ________ _ 26 _ Summa=8,49961E-7
_ Watt=2,50729E+1 ________________ _ Watt=2,47976E+1
_ 27 _ Summa=8,59376E-7 ________ _ 27 _ Summa=8,89384E-7
_ Watt=2,50723E+1 ________________ _ Watt=2,59478E+1
_ 28 _ Summa=8,59330E-7 ________ _ 28 _ Summa=9,67969E-7
_ Watt=2,50710E+1 ________________ _ Watt=2,82405E+1
_ 29 _ Summa=8,59261E-7 ________ _ 29 _ Summa=1,08078E-6
_ Watt=2,50689E+1 ________________ _ Watt=3,15317E+1
_ 30 _ Summa=8,59174E-7 ________ _ 30 _ Summa=1,22072E-6
_ Watt=2,50664E+1 ________________ _ Watt=3,56146E+1
_ 31 _ Summa=8,59074E-7 ________ _ 31 _ Summa=1,37901E-6
_ Watt=2,50635E+1 ________________ _ Watt=4,02327E+1
_ 32 _ Summa=8,58966E-7 ________ _ 32 _ Summa=1,54570E-6
_ Watt=2,50603E+1 ________________ _ Watt=4,50958E+1
_ 33 _ Summa=8,58859E-7 ________ _ 33 _ Summa=1,71031E-6
_ Watt=2,50572E+1 ________________ _ Watt=4,98983E+1
_ 34 _ Summa=8,58758E-7 ________ _ 34 _ Summa=1,86250E-6
_ Watt=2,50543E+1 ________________ _ Watt=5,43384E+1
_ 35 _ Summa=8,58670E-7 ________ _ 35 _ Summa=1,99271E-6
_ Watt=2,50517E+1 ________________ _ Watt=5,81372E+1
_ 36 _ Summa=8,58601E-7 ________ _ 36 _ Summa=2,09275E-6
_ Watt=2,50497E+1 ________________ _ Watt=6,10560E+1
_ 37 _ Summa=8,58555E-7 ________ _ 37 _ Summa=2,15635E-6
_ Watt=2,50483E+1 ________________ _ Watt=6,29114E+1
_ 38 _ Summa=8,58534E-7 ________ _ 38 _ Summa=2,17950E-6
_ Watt=2,50477E+1 ________________ _ Watt=6,35868E+1
_ 39 _ Summa=8,58540E-7 ________ _ 39 _ Summa=2,16074E-6
_ Watt=2,50479E+1 ________________ _ Watt=6,30397E+1
_ 40 _ Summa=8,58573E-7 ________ _ 40 _ Summa=2,10127E-6
_ Watt=2,50489E+1 ________________ _ Watt=6,13046E+1
_ 41 _ Summa=8,58631E-7 ________ _ 41 _ Summa=2,00481E-6
_ Watt=2,50506E+1 ________________ _ Watt=5,84904E+1
_ 42 _ Summa=8,58709E-7 ________ _ 42 _ Summa=1,87743E-6
_ Watt=2,50528E+1 ________________ _ Watt=5,47741E+1
_ 43 _ Summa=8,58804E-7 ________ _ 43 _ Summa=1,72713E-6
_ Watt=2,50556E+1 ________________ _ Watt=5,03890E+1
_ 44 _ Summa=8,58909E-7 ________ _ 44 _ Summa=1,56335E-6
_ Watt=2,50587E+1 ________________ _ Watt=4,56107E+1
_ 45 _ Summa=8,59017E-7 ________ _ 45 _ Summa=1,39639E-6
_ Watt=2,50618E+1 ________________ _ Watt=4,07396E+1
_ 46 _ Summa=8,59122E-7 ________ _ 46 _ Summa=1,23673E-6
_ Watt=2,50649E+1 ________________ _ Watt=3,60815E+1
_ 47 _ Summa=8,59217E-7 ________ _ 47 _ Summa=1,09441E-6
_ Watt=2,50677E+1 ________________ _ Watt=3,19293E+1
_ 48 _ Summa=8,59296E-7 ________ _ 48 _ Summa=9,78364E-7
_ Watt=2,50700E+1 ________________ _ Watt=2,85438E+1
_ 49 _ Summa=8,59354E-7 ________ _ 49 _ Summa=8,95895E-7
_ Watt=2,50717E+1 ________________ _ Watt=2,61377E+1
_ 50 _ Summa=8,59388E-7 ________ _ 50 _ Summa=8,52178E-7
_ Watt=2,50727E+1 ________________ _ Watt=2,48623E+1

[Слушатель эфира]

Вот таблица для расстояний от 0 + 0.1 метр до 1 лямбда + 0.1 метр и от 1 лямбда + 0.1 метр до 2 лямбда + 0.1 метр. Мощность 100 Ватт
Кто хочет, может рассчитать добротность по этим предварительным данным

EH.xlsx

расчёт MMANA
FILL MATRIX...
FACTOR MATRIX...
PULSE VOLTAGE[V] CURRENT[mA] IMPEDANCE(Om) SWR
w1c 1.00+j0.00 13.97+j0.00 71.60-j0.02 1.43
CURRENT DATA...
FAR FIELD...
No Fatal Error(s)
0.02(s)

29.000 МГц частота
R(mm) - 2.0

[UA4NE]

Справа колонка данных для области внутри круга с радиусом 1 лямбда

Интересный результат. Внутри сферы 1 ля колебания электрической энергии дважды за период, причем минимумы равны по величине энергии в "активном" слое 8-9 ля. Колебания магнитной энергии должны быть "в квадратуре", хотелось бы их увидеть в следующем столбце.

[Слушатель эфира]

Михаил, двойка у меня там лишняя, Магнитуда выводится в данных по полям по максимальному значению, так получается

[UA4NE]

Я задавал вопрос на форуме DL2KQ о формате данных, было сказано, что там действующие значения. Вот теперь появилась возможность проверить -))

Можно еще проверить по формуле напряженности поля в дальней зоне.



Но вот же засада - здесь у ИВГ явным образом не сказано, что за напряженность. По смыслу из контекста - должна быть действующая.

[Слушатель эфира]

Да, всё верно, у меня двойка лишняя по другой причине, там же в формуле энергии E*D/2 в знаменателе 2, она с этой двойкой из-за действующего значения сократиться должна была

[Слушатель эфира]

Как ранее мы тут обсуждали, границу надо выбирать с синфазным колебанием векторов и источника. Эта граница совсем не сфера. В таблице данные по двум направлениям - перпендикулярно диполю и под углом 45 градусов, расстояние в метрах
1 колонка для направления перпендикулярно.
3,4 колонка расстояния вдоль направления между точками с равной фазой
5 колонка разность расстояний до равнофазных точек между направлениями

5,6803 _ 4,3163 _ 11,5148 _ 10,9044 _ 1,3640
17,1951 _ 15,2207 _ 10,5728 _ 10,4204 _ 1,9743
27,7679 _ 25,6411 _ 10,4429 _ 10,3707 _ 2,1268
38,2108 _ 36,0118 _ 10,3977 _ 10,3548 _ 2,1990
48,6085 _ 46,3666 _ 10,3766 _ 10,3476 _ 2,2419
58,9851 _ 56,7142 _ 10,3650 _ 10,3438 _ 2,2709
69,3502 _ 67,0579 _ 10,3580 _ 10,3415 _ 2,2922
79,7081 _ 77,3994 _ 10,3534 _ 10,3400 _ 2,3087
90,0615 _ 87,7394 _ 10,3502 _ 10,3390 _ 2,3221
100,4116 _ 98,0783 _ 10,3479 _ 10,3382 _ 2,3333
110,7595 _ 108,4166 _ 10,3462 _ 10,3377 _ 2,3429
121,1057 _ 118,7543 _ 10,3449 _ 10,3373 _ 2,3514
131,4506 _ 129,0916 _ 10,3439 _ 10,3370 _ 2,3590
141,7944 _ 139,4286 _ 10,3431 _ 10,3367 _ 2,3659
152,1375 _ 149,7653 _ 10,3424 _ 10,3365 _ 2,3722
162,4799 _ 160,1018 _ 10,3419 _ 10,3364 _ 2,3781
172,8218 _ 170,4382 _ 10,3414 _ 10,3362 _ 2,3836
183,1632 _ 180,7744 _ 10,3411 _ 10,3361 _ 2,3888
193,5042 _ 191,1105 _ 10,3407 _ 10,3360 _ 2,3937
203,8450 _ 201,4466 _ 10,3405 _ 10,3359 _ 2,3984
214,1854 _ 211,7825 _ 10,3402 _ 10,3359 _ 2,4029
224,5257 _ 222,1184 _ 10,3400 _ 10,3358 _ 2,4073
234,8657 _ 232,4542 _ 10,3398 _ 10,3358 _ 2,4115
245,2055 _ 242,7899 _ 10,3397 _ 10,3357 _ 2,4156
255,5452 _ 253,1256 _ 10,3396 _ 10,3357 _ 2,4196
265,8848 _ 263,4613 _ 10,3394 _ 10,3356 _ 2,4235
276,2242 _ 273,7969 _ 10,3393 _ 10,3356 _ 2,4273
286,5636 _ 284,1325 _ 10,3392 _ 10,3356 _ 2,4310
296,9028 _ 294,4681 _ 10,3392 _ 10,3355 _ 2,4347
307,2419 _ 304,8037 _ 10,3391 _ 10,3355 _ 2,4383
317,5810 _ 315,1392 _ 10,3390 _ 10,3355 _ 2,4418
327,9200 _ 325,4747 _ 10,3389 _ 10,3355 _ 2,4453
338,2589 _ 335,8102 _ 10,3389 _ 10,3355 _ 2,4488
348,5978 _ 346,1456 _ 10,3388 _ 10,3354 _ 2,4522
358,9366 _ 356,4811 _ 10,3388 _ 10,3354 _ 2,4555
369,2754 _ 366,8165 _ 10,3387 _ 10,3354 _ 2,4589
379,6141 _ 377,1519 _ 10,3387 _ 10,3354 _ 2,4622
389,9528 _ 387,4873 _ 10,3386 _ 10,3354 _ 2,4654
400,2914 _ 397,8227 _ 10,3386 _ 10,3354 _ 2,4687
410,6300 _ 408,1581 _ 10,3386 _ 10,3354 _ 2,4719
420,9686 _ 418,4935 _ 10,3385 _ 10,3354 _ 2,4751
431,3071 _ 428,8289 _ 10,3385 _ 10,3354 _ 2,4783
441,6456 _ 439,1642 _ 10,3385 _ 10,3354 _ 2,4814
451,9841 _ 449,4996 _ 10,3385 _ 10,3353 _ 2,4845
462,3226 _ 459,8349 _ 10,3384 _ 10,3353 _ 2,4877
472,6610 _ 470,1703 _ 10,3384 _ 10,3353 _ 2,4907
482,9994 _ 480,5056 _ 10,3384 _ 10,3353 _ 2,4938

[Слушатель эфира]

На cqham продолжительное время ломают копья по вопросу добротности антенн (конкретней магнитных рамок), теперь и резонансных свойств антенн. В начале этой темы был такой короткий диалог

А если основная часть энергии не накопленная в антенне (ближнем поле), а копится лишь в антенна + СУ?

В этом случае все, что копится в ближнем поле, шастает через клеммы и легче поддается учету. Или я не понял вопроса?

Она там не копится.

Выскажу своё мнение на данный момент. Процитированное, это как раз случай магнитной антенны в виде малой рамки. Нет у такой антенны никакой огромной добротности, это добротность колебательного контура, образованного индуктивностью рамки, читай одновитковой катушки, и подключенного к ней конденсатора. Конденсатор здесь не является элементом именно антенны, его роль только в качестве "толкача", с помощью резонанса полученного контура разогнать ток. И добротности у такой антенны, которая представляет собой именно виток проводника, почти никакой нет на тех частотах, на которых её используют, как магнитную антенну, то есть, много меньше частот собственных резонансов этого витка провода. В полноразмерных антеннах типа диполь энергия ближнего поля эффективно циркулирует в пространстве вне зависимости от того, что на клеммах питания, достаточно эффективно взаимодействуя с полем зарядов в проводнике, ввиду значительного разноса в пространстве, а в магнитной антенне вся эта энергия магнитного поля ближней зоны, суть магнитное поле обычной катушки, энергия которого перекачивается затем в энергию электрического поля подключенного конденсатора, который и является накопителем, и не происходит никакого накопления в ближней зоне на частотах её работы. Другое дело, если в момент максимума тока отсоединить конденсатор, тогда да, это эл магнитное поле катушки будет похоже на то самое ближнее поле, правда, колебания его будут на совсем иных частотах, много выше, и далеко не на одной частоте, а на всех резонансных, и это уже не магнитная антенна. Как-то так.

[RA3QDP]

такие антенны - целостная система, все их так воспринимают и используют. Отдельно рамку незачем рассматривать.
Сравните с очень коротким штырем (или диполем) с "удлинительной" катушкой - все тоже самое (только, немного, наоборот).
Добротность всей системы, как раз очень высокая (отсюда и узкая полоса - критерий), потому что "отсос" энергии на излучение - низкий.
По добротности (или по относительной полосе) косвенно (а, может, и не косвенно) можно судить об эффективности всяких антенн.

[RA3DQP]

об эффективности всяких антенн

Читал, но не понял, к чему разговор. Добротность антенн, накопленная энергия и пр. На что влияет?

[RJ3FF]

По добротности (или по относительной полосе) косвенно (а, может, и не косвенно) можно судить об эффективности всяких антенн.

Ну , наверное об эффективности именно всяких антенн, а не конкретно коротких рамок лучше судить не по добротности , а по двум параметрам сразу: по сопротивлению излучения, приведённому к пучности тока и по сопротивлению потерь.

[Слушатель эфира]

Очень странное утверждение, как бы не глупость

Здесь разговор об антенне. ГИРом находят частоту резонанса ненагруженного провода. Провод, нагруженный комплексно сопряженной нагрузкой (антенна) резонансных свойств на этой частоте не проявляет.

1.Как отделить провод (не проявляющий резонансных свойств в антенне, как следует из цитаты) от комплексно сопряжённой нагрузки соединённой с проводом (согласованная антенна)? Ну и вот если эта антенна есть МА (высокодобротный контур), то как может ГИР не найти резонанс такой антенны? Его он и найдёт, а у ненагруженного витка тоже найдёт, но найдёт совсем в другом месте, на очень много выше по частоте. ПС Остаётся вопрос, что значит "на этой частоте". Если речь про МА в виде витка провода, то там сильное отличие, а если полноразмерная, то имеем сдвиг частоты, но не так радикально. Да и странно требовать неизменности частоты резонирования, если в провод внесли дополнительные элементы
2.Полноразмерный диполь, как антенна, имеет ближнее поле с накопленной энергией, соответствующее добротности в несколько единиц. Разве ГИР не увидит отсос энергии на этой и близких частотах так же, как и с короткозамкнутыми клеммами на входе питания?
ПС Чтобы получить острый резонанс применяются так называемые резонансные трансформаторы, представляющие из себя просто длинный соленоид, такую же конструкцию имеют анодные дроссели и всем известно, сколько крови они порой пьют из-за этих самых резонансов. Но в такой конструкции острота резонанса появляется по причине наличия фактически сосредоточенной индуктивности, когда мы магнитное поле провода с током искусственно загоняем в малую область пространства, соответствующим исполнением в виде соленоида.

[RA6FOO]

Как отделить провод (не проявляющий резонансных свойств в антенне, как следует из цитаты) от комплексно сопряжённой нагрузки соединённой с проводом (согласованная антенна)?

Очень странный вопрос.
Как делают все, отключают кабель и замыкают клеммы антенны.