[k0l0bun 0]

Потом будем развиваться дальше.

У Вас электрически малая антенна.

Это значит, что ее КПД (равно как и КУ) не может быть высоким, как уже отметил Aner.

Значение определяется размером (а не формой!).

Точнее - апертурой.

 

Терминология с вики:

G = (4*pi*Aphys*ea)/(lambda^2)

 

Для Вашего lambda/8 монополя (самый лучший вариант с точки зрения максимизации КПД/КУ - вертикальный монополь из угла экрана):

Aphys = ((100^2+100^2)^0,5)*(300) = 42427 мм^2

lambda = 2478 мм

ea - aperture efficiencies of typical antennas vary from 0.35 to 0.70 but can range up to 0.90 - ну берем хоть 0,9.

 

G = (4*pi*42427*0,9)/(2478^2) = 0,08

[MW_Юрий 0]

У Вас электрически малая антенна.

Это значит, что ее КПД (равно как и КУ) не может быть высоким, как уже отметил Aner.

Значение определяется размером (а не формой!).

Точнее - апертурой.

 

Терминология с вики:

G = (4*pi*Aphys*ea)/(lambda^2)

 

Для Вашего lambda/8 монополя (самый лучший вариант с точки зрения максимизации КПД/КУ - вертикальный монополь из угла экрана):

Aphys = ((100^2+100^2)^0,5)*(300) = 42427 мм^2

lambda = 2478 мм

ea - aperture efficiencies of typical antennas vary from 0.35 to 0.70 but can range up to 0.90 - ну берем хоть 0,9.

 

G = (4*pi*42427*0,9)/(2478^2) = 0,08

C Вики антенны не разрабатываются, это слишком примитивный подход.

Можно конечно втянутся в беcконечную полемику:

Например -Более 60 лет назад были сформулированы фундаментальные ограничения, касающиеся основных электродинамических характеристик электрически малых антенн и т.д.

Другой лагерь начал разрушать эти ограничения и произошло это в 1966г.

McLean J.S. A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas

отношение размера атома к длине волны равно 1:5000. Иными словами, это в 500 раз меньше, чем соответствующий параметр для реально созданных на настоящий момент антенн. Так не говорит ли это о том, что мы должны кардинальным образом пересмотреть систему представлений о физике излучения антенн малых электрических размеров и существующие подходы к проблемам расширения полосы пропускания таких антенн и улучшения их эффективности? )

Но я здесь совсем не об этом а высказываю недовольство инструментом CST, который ничего не может предложить по заданным вопросам, т.е. нет развитого и мощного инструмента проектирования оригинальных конструкций для начала диполей по причине тех самых устаревших фундаментальных ограничений (из вики) работающих в CST.

[k0l0bun 0]

Например -Более 60 лет назад были сформулированы фундаментальные ограничения, касающиеся основных электродинамических характеристик электрически малых антенн и т.д.

Другой лагерь начал разрушать эти ограничения и произошло это в 1966г.

McLean J.S. A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas

отношение размера атома к длине волны равно 1:5000. Иными словами, это в 500 раз меньше, чем соответствующий параметр для реально созданных на настоящий момент антенн. Так не говорит ли это о том, что мы должны кардинальным образом пересмотреть систему представлений о физике излучения антенн малых электрических размеров и существующие подходы к проблемам расширения полосы пропускания таких антенн и улучшения их эффективности? )

McLean привержен классической теории Wheeler-Chu (там с ними еще Harrington). А в 1996 году он лишь предложил более точные формулы, но ничего по сути не изменилось.

Какие еще там отношения размера атома к длине волны?

Где Вы взяли этот бред?

[enom 0]

McLean привержен классической теории Wheeler-Chu (там с ними еще Harrington). А в 1996 году он лишь предложил более точные формулы, но ничего по сути не изменилось.

Какие еще там отношения размера атома к длине волны?

Где Вы взяли этот бред?

Теория Chu КПД не ограничивает.

С уменьшением размера только растёт добротность. Если антенна из сверхпроводника, КПД будет 100%.

 

устаревших фундаментальных ограничений (из вики) работающих в CST.

CST решает уравнения Максвелла, они пока не устарели)

 

Изменено 26 июня, 2018 пользователем enom

[Aner 8]

Даже при сверх проводнике КПД НЕ будет 100%. Прочитайте что такое сверх проводимость сперва. CST решает уравнения Максвелла, они пока не устарели, НО там игнорируются квантовые эффекты, квантовые явления, вносящие свои требования, условия, ограничения, усугубляющие многое для достижения большого КПД при малых размерах антенны.

[enom 0]

Даже при сверх проводнике КПД НЕ будет 100%. Прочитайте что такое сверх проводимость сперва. CST решает уравнения Максвелла, они пока не устарели, НО там игнорируются квантовые эффекты, квантовые явления, вносящие свои требования, условия, ограничения, усугубляющие многое для достижения большого КПД при малых размерах антенны.

Какой именно квантовый эффект вам мешает?)))

У меня расхождение обычно <1% и обусловлено точностью изготовления.

 

Кстати, о квантовых эффектах.

Электрон при переходе на низший энергетический уровень испускает фотон, со 100% кпд.

[Aner 8]

Какой именно квантовый эффект вам мешает?)))

У меня расхождение обычно <1% и обусловлено точностью изготовления.

 

Кстати, о квантовых эффектах.

Электрон при переходе на низший энергетический уровень испускает фотон, со 100% кпд.

Не хочется флудить в этй теме. Но понятно, что вы редкий пользователь данного софта и исключительно на простых, банальных, студенческих примерах 1% получаете, не занимаясь серийным производством антенн.

[enom 0]

Не хочется флудить в этй теме. Но понятно, что вы редкий пользователь данного софта и исключительно на простых, банальных, студенческих примерах 1% получаете, не занимаясь серийным производством антенн.

Именно, на серийных) Причём, в основном не антенн.

Изменено 29 июня, 2018 пользователем enom

[Yuri Potapoff 0]

Немецкая компания CST, подразделение Dassault Systèmes сообщила о
прекращении с 31.12.2018 любой поддержки продуктов, попадающих в
категорию End-of-Life. Данная акция связана с моральным устареванием
этих продуктов, а также интеграции их современных версий в семейство
продуктов 3DS SIMULIA с использованием единой системы управления
лицензиями.

В категорию End-of-Life вошли следующие продукты:

- CST STUDIO SUITE – все релизы до 01.01.2012 (включая CST MWS, CST
EMS, CST PS, CST DS)

- Antenna Magus – все версии ниже V5.0

- IdEM – все релизы до 01.01.2018

- FEST3D – все релизы до 01.01.2018

- SPARK3D – все релизы до 01.01.2018

- CoupleFil

- MAFIA

- CST BOARDCHECK

- SIMLAB (PCBmod, Cablemod, RadiaSim, SLIBIS, SLSpice, SLBoardView,
SLHarnessView, EMHarness, SLCableSpice, EMBoardcheck)

- FLO/EMC

- Microstripes

Пользователи постоянных по времени лицензий на указанные продукты до
конца ноября 2018 получат постоянные файлы активации. После этого
срока любые операции с лицензионными файлами станут невозможными.

Акция никак не затронет пользователей, имеющих активные контракты на
техническую поддержку продуктов CST, так как они имеют самые
актуальные версии, не попадающие в указанную категорию.

[Hale 1]

On 11/10/2018 at 3:12 AM, Yuri Potapoff said:

Немецкая компания CST, подразделение Dassault Systèmes сообщила о
прекращении с 31.12.2018 любой поддержки продуктов, попадающих в
категорию End-of-Life. Данная акция связана с моральным устареванием
этих продуктов, а также интеграции их современных версий в семейство
продуктов 3DS SIMULIA с использованием единой системы управления
лицензиями...

а список перехода устаревшего софта в бесплатную сферу случайно не появился? Как у майкрософта продукты эпохи ДОС и по моему частично ранних версий Windows?

[Yuri Potapoff 0]

Ведущий производитель программного обеспечения для моделирования задач
электродинамики немецкая фирма Computer Simulation Technology, сейчас
подразделение Dassault Systèmes, сообщила о выходе новой версии своего
продукта CST STUDIO SUITE 2019. Продукт доступен для скачивания всем
пользователям с активным контрактом на техподдержку со страницы
технической поддержки сайта компании.

В новой версии CST STUDIO SUITE дальнейшее развитие получил модуль
гибридного моделирования. Теперь функционал модуля позволяет
комбинировать методы временного, частотного, интегрального и
асимптотического вычислителей в рамках проекта гибридного
двунаправленного моделирования. Разделение и обратное сшивание
расчетной области в такой задаче реализуется с использованием
эквивалентных источников ближнего поля, а двунаправленный способ
моделирования позволяет учесть и компенсировать взаимное влияние
расчетных областей.
 
За последние несколько лет в CST STUDIO SUITE были разработаны
специальные инструменты для оптимизации построения тетрагонального
разбиения. Например, к их числу следует отнести технологию смещения
узлов сетки Moving mesh или возможность управлением активностью
адаптации. В новой версии CST STUDIO SUITE 2019 работы по оптимизации
тетрагональной сетки были нацелены на настройку стартового разбиения.
В частности, теперь реализована возможность управлением детализацией
около граней проводников, что создает начальную сетку разбиения
планарных структур высокого качества и заметно ускоряет сходимость
адаптации.
 
В новой версии инструмента синтеза характеристик резонаторных фильтров
Filter Designer 3D появилась возможность настройки параметров
изготовленного фильтра. Для этого необходимо подключить векторный
анализатор к ПК с установленным FD3D, указать отображение измеряемых
характеристик в формате матрицы связи и выбрать сравнение текущих
результатов с эталоном. В таком режиме однозначно определяются
отклонения собственных характеристик и коэффициентов связи резонаторов
изготовленного фильтра, что значительно упрощает настройку изделия.
Также добавим, что для режима определения спецификации добавлены новые
топологии размещения резонаторов (Pfitzenmaier и Subtransversal) и
дополнительные инструменты постобработки.
 
Среди дополнений CST STUDIO SUITE 2019 можно также выделить:

- обновленный редактор схем Design Studio;

- для частотного и интегрального вычислителей: возможность
моделирования режима одновременной работы портов с установленным АФ
разбиением;

- генератор гексагонального разбиения следующего поколения.

Более подробную информацию о пакете CST STUDIO SUITE и его демоверсию
можно найти по адресу:

http://eurointech.ru/eda/microwave_design/cst/CST-STUDIO-SUITE.phtml

Параллельно, южноафриканская фирма Magus Pty, сейчас также
подразделение Dassault Systèmes, сообщила о выходе новой версии
программного обеспечения для проектирования антенн и элементов СВЧ
тракта: Antenna Magus 2019.

Библиотека моделей, в состав которой теперь входит 340 элементов,
пополнилась новыми типами антенн:

— широкополосный микрополковый излучатель FEGCOMA;

— компактное исполнение спиральной антенны NMHA.

Из числа глобальных изменений можно выделить:

— Новый режим работы "No Specification" без обязательного определения
спецификации для поиска излучателя.

— Алгоритм Design Range Extrapolation, с помощью которого Antenna
Magus выполняет экстраполяцию рабочих значений моделей антенн,
расширяя тем самым область допустимых характеристик.

— Возможность экспорта данных в формате источника ближнего поля для
CST STUDIO SUITE.

— Возможность ориентации системы координат в базисе Людвиг-3.

— Дополнительные инструменты конфигурирования антенных решеток:
операции трансформации; конформные преобразования; возможность
дискретизации параметров АФ-распределения и проч.

Более подробную информацию о пакете Antenna Magus и его демоверсию
можно найти по адресу:

http://eurointech.ru/eda/microwave_design/cst/Antenna-Magus.phtml
 

[Yuri Potapoff 0]

 

[yurik82 23]

В 22.06.2018 в 08:34, k0l0bun сказал:

Это значит, что ее КПД (равно как и КУ) не может быть высоким, как уже отметил Aner.

Её КПД (равно как и Ку) не может быть низким.

Существует фундаментальное "ограничение снизу" на направленность антенны - антенна не может быть "менее направленна чем изотроп/сфера". Невозможно создать антенну с максимальной направленностью менее 0 dBi. Если хотя бы в некоторых фи/тета излучилось <0 dBi, значит что существуют такие фи/тета в которых направленность >0 dBi

В формуле G = 4pi*A/lambda^2, А - это эффективная (действующая апертура).

Т.к. максимальное G не может быть меньше 1, то минимально возможная апертура равна lambda^2/4pi

В общем случае никакой универсальной связи между реальными геометрическими размерами антенн и действующей апертурой не существует.

Например полуволновый диполь из бесконечно тонкого проводника имеет нулевую геометрическую площадь и нулевой объем, но его действующая апертура равна 2.13 dB * lambda^2/4pi

Эффективность использования площади лобовой проекции для полуволнового диполя стремится к бесконечности.

Для антенн траверсной компоновки (волновые каналы) тоже нет связи между фронтальной проекцией и апертурой. Чем длиннее Уда-Яги, тем выше действующая апертура, хотя фронтальная проекция не изменилась.

Процитированная из Вики формула касается исключительно параболической зеркальной антенны. Для такой антенны исходя из принципа её работы существует верхнее ограничение на её апертуру. Она не может превысить площадь фронтальной проекции, потому что волна которая прошла мимо зеркала - уже не сможет попасть в фокус зеркала и безвозвратно утрачена.

Для незеркальных антенн экранной компоновки вполне реально достичь КПД использований фронтальной проекции 200%, например биквадом Харченко с компактным рефлектором.

"Действующая апертура" это математическое абстрактное понятие.

Цитата

Эффективная площадь антенны — площадь эквивалентной плоской антенны с равномерным амплитудно-фазовым распределением, обладающей тем же максимальным значением коэффициента направленного действия, что и данная антенна.

Вот пример штыревой спиральной укороченной антенны с резонансом на 410 МГц. Длина от верхнего до нижнего конца 85.5 мм (длина волны 731 мм, длина монополя 0,117 лямбда)

Её диаграмма направленности вообще не отличается от ДН полноразмерного L/4 штыря, усиление в горизонт равно +1.5 dBi (с такой земляной платой)

Спойлер

 

 

Практические недостатки L/8 монополя и более короткого не в параметрах дальнего поля, а в модальных характеристиках:

1) Ra низкое, 20-30 Ом. Для согласования с 50 Ом пердатчиком надо трансформатор 1:2 или 1:2.5. В зависимости от исполнения, такой трансформатор может иметь низкий КПД. Хотя можно сделать и трансформатор с КПД близким к 100%.

2) jX более крутая чем у полноразмерного и соотношение jX к Ra хуже. Т.е. антенна будет более узкополосная, иными словами - имеет высокую добротность Q. Настроить её будет сложно, при взаимодействии с окружающими предметами КСВ будет расти более быстро, рабочая полоса частот будет узкая.

 

Если у кого-то укороченная антенна плохо работает, то это не потому что она греется (её КПД ~100%, нагрева диэлектриков и проводников нет), и не потому что она излучает ещё равномернее чем сфера. А потому что она не согласована с приемником/передатчиком. Если там КСВ=30 (а это ещё хорошие значения для промышленных антенн для раций), то на рассогласовании теряется 9 dB, при КСВ=50 теряется 11 dB.

 

Цитата

Даже при сверх проводнике КПД НЕ будет 100%.

Даже на алюминии будет 99.9%

Изменено 23 марта, 2019 пользователем yurik82

[Aner 8]

Укороченная антенна не может иметь КПД ~100%, ткакже как и нельзя сделать и трансформатор с КПД близким к 100%; 70..80% реально. Теоретически 100% допускается. На приём укороченная антенна всегда примит меньше энергии эм волны чем полноразмерная. 

[yurik82 23]

3 часа назад, Aner сказал:

Укороченная антенна не может иметь КПД ~100%, ткакже как и нельзя сделать и трансформатор с КПД близким к 100%; 70..80% реально.

по спецзаданию создать укороченную антенну с КПД ниже 99% возможно только применив для её заполнения диэлектрик. Такие антенны широко производятся в форме SMD компонентов - диэлектрик с очень большим эпсилон (30-40), за счет которого и происходит укорочение. До 40-50% энергии уходит в нагрев этого диэлектрика

на воздушном зазоре получить КПД меньше 99% нельзя. а если Вы измерили что приходит только 70%, то это может быть

1) рассогласование (КСВ>1) или вообще отсуствие согласования как такового (упрощенная схема радиоприемника с заведомо высоким КСВ)

2) низкий КПД согласующего трансформатора (особенно если это согласование на L/C цепях, особенно на SMD компонентах), до 40-50% уходит в нагрев SMD компонентов L/C

3) искажение пространственной ДН - например максимум светит в зенит, а в горизонт уходит меньше

В общепринятой терминологии все эти пункты не называются "КПД антенны"

Изменено 24 марта, 2019 пользователем yurik82