Закрытие эффекта самосимметрирования петлевых антенн
Эффект самосимметрирования петлевых антенн был открыт благодаря наблюдательности Николая UR0GT. Вот что он писал по этому поводу –
http://forum.qrz.ru/showthread.php?p...94587#poststop пост 51
«Я впервые сообщил об эффекте самосимметрирования на этом форуме а затем и на форуме "Hz" 19. 11. 2004, где он активно обсуждался почти месяц:
http://groups.yahoo.com/group/Hz/messages/5061
Вот отрывок одного из моих постов на форуме "Hz":
""....эффект объясняется тем, что электрические длины двух отрезков петли от точек питания до точки нулевого потенциала близки к полуволне или равны ей. .......А, как известно, импеданс полуволнового вибратора, запитанного с конца составляет несколько килоом. У согнутого - еще больше, достигая максимума, когда он, при дальнейшем сгибании, превращается в четвертьволновой шлейф, как каждая из половин у петлевого вибратора. Но, при любой, из рассматриваемых, конфигурации резонансной петлевой антенны, этот импеданс очень высок и поэтому току асимметрии просто некуда течь. Точнее, он ограничен этим высоким импедансом, и поэтому в сотни раз меньше, чем у диполя и других разомкнутых конструкций.
А если разомкнуть петлевую антенну в одном из узлов тока; например, один из боковых углов вертикального ромба, то эффект автосимметрирования исчезает - ток асимметрии возрастает в сотни раз! Он становится соизмерим с током асимметрии диполя. Вследствие этого, значительно изменяются и другие параметры антенны. ........ Ведь теперь электрическая длина "противовеса" равна четверти или 3/4 длины волны. "Противовес" стал "низкоомным" (как у диполя) и току асимметрии есть где разгуляться).
Ток асимметрии петлевых антенн можно подавить более чем на 40 дБ, если сделать эл. длину отрезков полотна от точек запитки до точки нулевого потенциала точно равными полуволне. Это актуально, в первую очередь, для петлевого вибратора, поскольку у других конфигураций исходная разница гораздо меньше».
Объяснение эффекта строится на том, что в понимании автора точка нулевого потенциала представляет разрыв провода антенны. Тогда действительно, в точке питания антенны на каждом конце фидера находились бы пучности зарядов и, вследствие максимальной силы их притяжения друг к другу, зарядам на оплётке невозможно было бы затечь на её внешнюю поверхность.
Но ведь разрыва нет! И волновая петля точно также как и диполь питается в пучности тока, в которой сила притяжения зарядов минимальна! В чём же здесь секрет, тем более, что моделировщик подтверждает снижение тока асимметрии? Например, в моделях RA6FOO - http://www.cqham.ru/forum/showthread...=14731&page=16 пост 152.
Причина была названа мной в той же теме форума после детального рассмотрения процессов в диполе и волновом квадрате, запитанном в середину одной из сторон. Заключается она в наводке дополнительных токов частями антенны друг на друга. Этот момент следует рассмотреть подробнее, так как решения моделировщика не раскрывают картину происходящих процессов. Итак «берите в руки карандаш, мы начинаем вечер наш!». Предстоит серьёзная мозголомка! Кому не интересно – дальше не читать!
Известно, что на одной клемме генератора в течение полупериода колебаний тока существуют положительные заряды, а на другой – отрицательные. Через полпериода полярность зарядов меняется. Если к генератору подключить линию и нагрузку, то в ней от генератора к нагрузке потекут токовые волны. Направление тока – вещь условная. Принято, что движение положительных зарядов к нагрузке принимается за направление тока к нагрузке. Движение отрицательных зарядов в том же направлении принимается за направление тока от нагрузки. Рисуем на листе бумаги условное обозначение генератора и вертикально вверх две параллельные линии, обозначающие фидер. Пусть в правом проводе линии к нагрузке движется полуволна положительных зарядов. Обозначим это движение стрелкой острием к нагрузке и оперением к генератору. В левом проводе линии к нагрузке движется полуволна отрицательных зарядов. Следовательно, направление тока обозначаем стрелкой остриём к генератору и оперением к нагрузке. Нагрузкой является диполь. Рисуем горизонтальные линии длиной в четверть волны вправо и влево от концов линии. Чтобы не заморачиваться процессами в линии (они нас в данном случае не интересуют), полагаем, что её длина менее полволны. Полагаем, что правый провод линии это оплётка кабеля, а левый – центральная жила. С жилой всё хорошо, так как зарядам не куда течь кроме как в провод диполя. Поэтому далее про жилу забываем.
Из точки соединения оплётки с половинкой диполя рисуем вниз, немного с наклоном ещё одну линию – это внешняя поверхность оплётки. Всё готово. Теперь рисуем и смотрим картинки с шагом в четверть периода колебаний.
Нулевой момент.
Фронт положительной полуволны зарядов находится в точке подсоединения провода фидера и провода диполя.
Через четверть периода.
Фронт достиг конца диполя. В точке питания амплитуда тока. Стрелка падающего тока: острие к концу диполя. Одновременно часть положительных зарядов затекла на внешнюю сторону оплётки. Стрелка тока – острием вниз, оперением к точке запитки.
Через четверть периода.
Фронт полуволны отразился от конца диполя и дошёл до точки питания. Стрелка тока отраженной волны – острием к точке питания. На конце диполя амплитуда тока. Конец полуволны положительных зарядов также в точке питания. Стрелка падающего тока – острием к концу диполя. Поскольку падающий и отраженный токи в любом сечении диполя противофазны и равны по величине, по всей протяженности половинки диполя ток равен нулю.
Через четверть периода.
Вот здесь внимание! В диполь затекает полуволна отрицательных зарядов. Начало полуволны достигло конца диполя. В точке питания амплитуда. Стрелка падающего тока оперением к концу диполя.
Часть отрицательных зарядов затекает на внешнюю поверхность. Стрелка тока острием к точке питания, оперением к концу оплётки.
Одновременно с отрицательными зарядами, которые сейчас представляют падающий ток, в половинке диполя находятся и положительные, представляющие отраженный ток. Конец положительной полуволны на конце диполя, амплитуда в точке питания. Направления токов падающей и отраженной волн совпадают! В половинке диполя максимальный ток.
Полуволна положительных зарядов втекает в провод линии и одновременно её часть - на внешнюю поверхность оплётки. Стрелка тока на внешней поверхности оплётки – острием вниз, оперением к точке питания.
Внимание! Ток положительной полуволны на внешней поверхности оплётки противофазен току отрицательной. Поскольку распределение токов пропорционально волновым сопротивлениям провода диполя и оплётки, то ток на оплётке близок или равен нулю!
Однако, ток отраженной волны вследствие преодоления активного сопротивления провода диполя и «потерь» на излучение меньше по величине, чем «свежий» ток падающей волны в точке питания. Поэтому ток на внешней поверхности оплётки не равен нулю.
Это у диполя. Теперь рассмотрим квадрат волновой длины с запиткой в центр одной из сторон. Боковые стороны квадрата не принимают участие в излучении, противоположные наводят друг у друга эдс. Направление токов падающих и отраженных волн в противоположных сторонах квадрата совпадают. Эдс, наведенное в стороне запитки противоположной стороной, отстаёт по фазе от «родительского тока» на 180 гр (расстояние между сторонами (λ\4 + 90° отставания индуцированной эдс), а направление наедённого тока согласно правилу Ленца противоположно направлению «родительского» тока. Таким образом, наведенный в стороне запитки ток совпадает по направлению с существующим здесь током. Т.е. наведенный ток подкрепляет своей энергией и падающий и отраженный токи. Но в точке запитки, в точке затекания тока на внешнюю поверхность оплётки подкреплённым получается только отраженный ток. Его величина в сравнении с аналогичным током в диполе становится больше, а разностный ток на внешней поверхности оплётки – меньше. В этом и есть суть эффекта самосимметрирования!
В случае другого пространственного расположения петлевой антенны, наводки отдельных участков антенны друг на друга остаются. Просто пример квадрата наиболее прост.
Однако, однако …
Однако мы, как правило, забываем, что противофазные токи на внешней поверхности даже при полной компенсации друг друга НЕ ИСЧЕЗАЮТ! А благополучно путешествуют по оплётке. Т.е. их как бы нет, а они есть! Ну, как тот суслик, которого не видно…
Если дроссель должен отсекать ток оплётки, то, как он может отсечь противофазные токи? В лучшем случае он их «уровняет» по величине. Но при этом ток на внутренней стороне оплётки окажется меньше по величине, чем ток центральной жилы. Дроссель с радостью внесёт в жилу дополнительное сопротивление, выровняв и эти токи!
Отсюда вывод. Эффект самосимметрирования – блеф! Благодаря ему часть энергии, подводимая к антенне, благополучно в неё не попадает. Если действительно нужно симметрирование антенны, то лучше это делать классическими способами.
