[Aner 3]

Противоречий много в вашем писании, лучше к антенной клиссике обратитесь. Ну и так писать нельзя, просто не верно - ...  на воздушном зазоре получить КПД меньше 99% нельзя.

Таки можно и получается у большинства.

[yurik82 18]

4 часа назад, Aner сказал:

Таки можно и получается

готов поспорить, что у вас не получится умышленно спроектировать укороченную антенну с КПД менее 99%, разве что сделать её из нихрома толщиной человеческий волос (применить абсурдные материалы проводника)

4 часа назад, Aner сказал:

лучше к антенной клиссике обратитесь

ряд уважаемых авторов на тему любительских антенн под низким КПД антенны описывали антенны, которые светят не в ту сторону в которой автор проводил измерения. Если в определенный угол пространства фи/тета антенна светила например -1 dBi (-3 dBd), то автор писал что КПД=50% (он измерил в 2 раза меньше чем от референсного диполя)

такая "вольна терминология" противоречит общепринятой в антенной классике

 

AcceptedPower - вся мощность принятая антенной на порту (подведенная мощность минус отраженная, т.е. минус потери на рассогласовании) 
RadiatedPower - вся излученная мощность, она будет равна AcceptedPower минус потери на нагрев проводников и диэлектриков, а также которая ушла в другие порты (если такие есть) или в сосредоточенные R/L/C. 
RadiationEfficiency = RadiatedPower/AcceptedPower = КПД 

Directivity - соотношение мощности излучения в заданном направлении к суммарной мощности излучения во всех направлениях на сфере 
Gain - мощность излучения в заданном направлении умноженная на 4*pi и деленное на AcceptedPower 
RealizedGain мощность излучения в заданном направлении умноженная на 4*pi и деленное на Power 
Directivity = КНД 
Ку = КНД с учетом КПД но без учета потерь на рассогласовании 
Реализованный Ку = Ку с учетом потерь рассогласования (при КСВ=1 RealizedGain = Gain) 

 

В натурных полевых измерениях просто сравнивали с референсной антенной с известными характеристиками (например диполем). Измерять пространственную ДН, учитывать  рассогласование - этим любители обычно не заморачиваются, а сразу всё списывают на КПД. Т.е. у некоторых радиохемов, КПД = [RealizedGain измеряемой] / [RealizedGain референсной антенны]

Изменено 24 марта, 2019 пользователем yurik82

[Aner 3]

Не стоит фантазировать насчет нихрома. Зачем тут такие банальности? Понятно, что там потери не малые. Вероятно у вас не было опыта работы с БЭК. Когда достаточно точно делаются измерения кпд практичекски любых антенн. Ваше вера в эти 99% странная. Мечта любителя. Вы хотите сказать, что в условия узлучения эм волны размер антенны не входит. И если укороченная антенна без диэлектрика то ее КПД 99%. Тогда поясните почему те спиральки, что вы описали имеют реальный кпд не выше 40%, а еще меньшие антенны с керамикой у которых эпсилон под 20...30, имеют реальный кпд чуть выше 60%? Пример антенна от Pulse. https://eu.mouser.com/datasheet/2/336/W3013-1529899.pdf  

И где у вас учитывается при кпд 99% сопротивление излучения вашей укороченной спиральки?

[yurik82 18]

Ферритовая антенна это не антенна с воздушным диэлектриком. Значительная часть энергии уйдет в нагрев феррита.

Но описанные в цитате потери - это не КПД антенны, а потери рассогласования (mismatch loss). По утверждению цитаты, jX=-5000 Ом, Ra "очень малое", ну допустим 1 Ом. Z=1 -j5000.

При подключении такой нагрузки к источнику Z=50 +j0, КСВ=500050 (полмиллиона!)

При КСВ=500 050, нагрузка берет от источника всего 0,0008% энергии (1/125 000, недобор энергии -51 dB). Сущность этих потерь хорошо описана в главе 3.2.6 книги Гончаренко.

 

1 час назад, Aner сказал:

Вы хотите сказать, что в условия узлучения эм волны размер антенны не входит.

входит, поэтому Ra укороченной антенны может быть 20 Ом и менее. Поэтому её нельзя напрямую подключить к трансиверу с выходом на 50 Ом

1 час назад, Aner сказал:

И где у вас учитывается при кпд 99% сопротивление излучения вашей укороченной спиральки?

Потери рассогласования (если они есть) не входят в понятие КПД антенны. Потому что КПД = RadiatedPower/AcceptedPower.

В модели L/8 монополя из спирали на предыдущей странице - есть график как Ra так и jX. На резонансной частоте Ra=30 Ом. Если сделать трансформатор без потерь (например L/4 трансформатор на воздушном диэлектрике) то можно получить Z=50 +j0, КСВ=1. Если заключить такую антенну в "черный ящик", Вы не сможете отличить её от полноразмерного L/4 штыря, кроме как измерив полосу пропускания (добротность Q) - укороченная будет более узкополосная. 

 

Чаще всего из конструктивных соображений, авторы коммерчески успешных антенн избегают воздушный диэлектрик. Самые массовые укороченные антенны выполнены не из спирали, а из короткого прямого (жесткого) проводника, к которому снизу подключена катушка намотанная на низкокачественный диэлектрик (на тангенс угла потерть пофигу, главное высокая прочность, низкая цена и технологичность обработки), и конденсатор с диэлектриком. Диэлектрик в этой катушке и в этом конденсаторе - греется.

Изменено 24 марта, 2019 пользователем yurik82

[Aner 3]

<Если заключить такую антенну в "черный ящик", Вы не сможете отличить её от полноразмерного L/4 штыря, кроме как измерив полосу пропускания (добротность Q) - укороченная будет более узкополосная.> 

Это неверно.

Это чисто студенческая, математическая ошибка, не учитывающая никак то самое сопротивление излучения. Которое комплексное и много ниже тех 20 Ом. И проблема трансформатор по  согласованию становится технически нерешаемой. 

 

Тут вам любительским языком близко к реальности - http://dl2kq.de/ant/kniga/315.htm

про сопротивление излучению укороченных антенн.

[yurik82 18]

26 минут назад, Aner сказал:

не учитывающая никак то самое сопротивление излучения. Которое комплексное и много ниже тех 20 Ом.

в антенне L/8 которую я привел на предыдущей странице Z = 30 +j0. Она не требует ни конденсатора ни катушки. Только трансформатор 3:5. Создать такой L/4 трансформатор с высоким КПД теоретически возможно, но коммерчески нерационально.

Если это носимая рация - трансформатор с высоким КПД имеет коммерчески неприемлимые размеры (сопоставимые с размером целой рации). Чтобы где-то сэкономить L/8 длины просто штыря, где-то надо разместить вдвое более длинную линию L/4. 

Если это автомобильная или стационарная антенна - то коммерчески выгоднее использовать жесткий прямой штырь с удлиняющей катушкой. У них получится комплексное сопротивление с положительным (индуктивным) реактансом, которое можно скомпенсировать только конденсатором. Естественно не воздушным, естественно с высокими тепловыми потерями на разогрев диэлектрика.

Я соглашусь, что коммерчески успешными могут быть только укороченые антенны с низким КПД системы "антенна - ССУ". Антенны с КПД >99% просто нерентабельные, на них нет спроса на рынке. Его несложно создать и использовать самому, но невозможно убедить кого-то отдать за такое деньги.

Изменено 24 марта, 2019 пользователем yurik82

[Aner 3]

Если внимательно прочитали статью по ссылке ранее, то возможно вам станет понятнее что кпд укороченных антенн не может быть высоким из-за их физического размера меньшего 1/4L. И сопротивление излучению это совсем другое и оно никак не является сопротивлением потерь. И согласованию трансформатором не поддается.

 

Цитата из той ссылки:

Запомним: сопротивление излучения Rизл (определяющее КПД) это одно, а активная часть входного сопротивления антенны Ra – это совершенно другое. В некоторых частных случаях они могут совпадать но, как правило, Rизл меньше Ra.

 

Из приведенныз там графиков можно понять, что сопротивление излучения Rизл для укороченных антенн >0.2L единицы Ом. Отсюда и их низкий кпд.

[yurik82 18]

1 минуту назад, Aner сказал:

кпд укороченных антенн не может быть высоким.

КПД укороченных антенн с воздушным диэлектриком не может быть низким, если не применять очень тонкий провод (который будет к тому же непрактичен).

КПД ССУ с невоздушным диэлектриков (конденсаторов и катушек) не может быть высоким. С этим согласен.

Если не использовать невоздушный диэлектрик ни в антенне, ни в ССУ - КПД системы "Антенна + ССУ" останется выше 99%

ССУ с невоздушным диэлектриком на практике не используются, потому что убивают саму идею укорочения. Чтобы укоротить штырь например с L/4 до L/8 надо где-то расположить L/4 трансформатор из коаксиальной или полосковой линии.

На транспорте проблема габаритов ССУ жестко не стоит, главное минимизировать только размеры выступающей за пределы кузова конструкции. Но применять мягкую спираль без несущей способности невыгодно, её придется заключить в диэлектрический корпус (трубу). Поэтому применяют прямой штырь, а внизу удлиняющая катушка на плохом (не СВЧ) диэлектрике и компактный конденсатор с невоздушным диэлектриком.

2 минуты назад, Aner сказал:

И сопротивление излучению это совсем другое и оно никак не является сопротивление потерь

сопротивление потерь у проволоки не из нихрома и толщиной более 1 мм на воздушном диэлектрике - доли Ома

его надо умножить на добротность Q (в укороченных антенн он в самом деле высокий), произведение всё равно в районе 1 Ома или менее

4 минуты назад, Aner сказал:

И согласованию трансформатором не поддается.

Не поддается. У антенны на предыдущей странице (спираль высотой L/8 с резонансом на 410 МГц), КПД составляет 97,1% с алюминиевым проводом 1 мм и 97,7% с медным проводом 1 мм

Произведение добротности Q на сопротивление потерь около 0.9 Ом для алюминия и около 0,7 Ом для меди

[Aner 3]

А сопротивление излучения Rизл -? сколько

Похоже не прочли или не поняли. Я про сопротивление излучения Rизл для укороченных антенн согласованию трансформатором не поддается. Это ваши расчетные КПД составляет 97,1%, в реальности получить ~ 80% только можно. Поизмеряйте ваши атенны в БЭК, может тогда яснее будет. 

[yurik82 18]

28 минут назад, Aner сказал:

Я про сопротивление излучения Rизл для укороченных антенн согласованию трансформатором не поддается

прекрасно поддается. трансформатору пофигу откуда у него импеданс нагрузки, хоть там терминатор  распаян на 20 Ом, хоть укороченная антенна с Z=20 +j0

Если трансформатор типа L/4 - то у него главная проблема (как собственно и преимущество) что он не трансформирует реактанс. Поэтому если он нагружен на нерезонансную антенну с комплексным сопротивлением у которого есть реактанс, то и на его входе будет тот же реактанс. Коммерчески успешные укороченные антенны именно такие. С реактансом который убирают катушками и конденсаторами. Спираль высотой L/8 - случай резонансный. 

Если у спирали Z=20 +j0, то L/4 трансформатор с волновым сопротивлением (characteristic impedance) 31.62 Ом даст на выходе ровно Z=50 +j0 и КСВ=1 на нагрузку 50 Ом

28 минут назад, Aner сказал:

Поизмеряйте ваши атенны в БЭК, может тогда яснее будет. 

я могу ещё и объяснить почему Вы измерили 80% и что надо изменить в вашей схеме чтобы получилось 85% или 97%

 

P.S. с проводом 4 мм2 (D=2.25 мм) та же спираль высотой L/8 из меди имеет КПД=99.0%

Изменено 24 марта, 2019 пользователем yurik82

[Aner 3]

Причем тут импеданс нагрузки то! Прочитайте и поймите что такое сопротивление излучения Rизл.

Приведите формулу расчета RadiationEfficiency = RadiatedPower/AcceptedPower = КПД куда входит Rизл.

CST считает близко к реальным измерениям, если конечно задает корректно все параметры.

Посчитайте в CST вашу укороченную спиральку с КПД=99.0% и покажите результат.

 

И ответьте наконец на вопрос какое сопротивление излучения Rизл вашей укороченной спиральки?

Только не приводите значение волнового сопротивления в точке запитки этой антенны. Это другое.

[yurik82 18]

30 минут назад, Aner сказал:

Приведите формулу расчета RadiationEfficiency = RadiatedPower/AcceptedPower = КПД куда входит Rизл.

КПД = Rrad / (Rrad + Rloss)

33 минуты назад, Aner сказал:

И ответьте наконец на вопрос какое сопротивление излучения Rизл вашей укороченной спиральки?

32.73 Ом для такой геометрии: https://ypylypenko.livejournal.com/63648.html

34 минуты назад, Aner сказал:

Только не приводите значение волнового сопротивления в точке запитки этой антенны. Это другое.

Для этой антенны R = 0.34 + 32.73 = 33.09 Ом

[Aner 3]

Это неверное значение 32.73 Ом  - сопротивление излучения Rизл. Отсюда и такой результат. Изучите эту тему получше.

[yurik82 18]

3 часа назад, Aner сказал:

Это неверное значение 32.73 Ом  - сопротивление излучения Rизл. Отсюда и такой результат. Изучите эту тему получше.

я уже понял почему мы топчемся на месте и не можем найти общий язык.

Вы говорите о принципиально другом типе антенн - укороченный штырь, у которого отрицательная реактивность убрана сосредоточенной катушкой (коммерчески успешные антенны именно такие). У неё Rизл будет мизерное и всё о чем Вы писали будет верно. 

Но антенна которую я представил имеет мало общего с укороченным штырем. Это именно излучающая спираль. Каждый отдельно взятый её виток не экранирован, а берет участие в излучении.
Такие не ставят на крыши авто, но ставят в однодиапазонные рации ДМВ

https://ypylypenko.livejournal.com/63896.html вот тот укороченный диполь у которого сопротивление несколько Ом

Изменено 25 марта, 2019 пользователем yurik82

[Aner 3]

Нет, про ваши спиральки. И я не говорю о принципиально другом типе антенн - укороченный штырь. Поизмеряйте ваши атенны спиральки в БЭК, будете сильно удивлены невысоким кпд.

Или поизучайте этот вопрос, в статьях в инете было.