yurik82 18 12 декабря, 2023 Опубликовано 12 декабря, 2023 (изменено) · Жалоба 1 час назад, repstosw сказал: Потому что пружины не обладают такой магией, как J-антенны, а именно - не обеспечивают приёма без замираний. Так сейчас пружины нагружены на разветвленную систему кабелей, а не согласованы с вертикальной платой и вертикальным корпусом будущего устройства 1 час назад, repstosw сказал: Кроме того, пружины имеют маленький КПД антенны и хрен пойми какую резонансную частоту с КСВ не больше, чем 1,1. КПД пружин 100%. Так называемый "низкий КПД" м теплововой разогрев имеют фильтры-согласования (трансформаторы импеданса) на миниатюрных катушках и конденсаторах, которые согласуют укороченный штырь (10...20 Ом) с 50 Ом трансивером. Низкий КПД таких фильтров связан с форм-фактором - сам массивный трансивер делает одна фирма, а внешнюю компактную антенну делает другая фирма. Этой внешней другой фирме ничего не остается как втулить микроминиатюрный LC в свою спираль. У вас же - и устройство и антенну делает одна фирма и не нужно обязательно делать 50 Ом гнездо под кабель снижения. Поэтому LC согласование не обязательно делать на SMD компонентах. Кроме того, так называемый "низкий КПД" может на практике быть из-за КСВ=15. Измерение согласования для встраиваемых устройств крайне проблематично, даже крупным международным корпорациям типа Моторолы это не по карману - поэтому спирали имеют случайные размеры и случайный минимум КСВ на случайных частотах далеко за пределами желаемого диапазона. Если миниатюризация не критична - то вместо пружин лучше прямую велосипедную спицу. При 181 мм с корпусом размером как рация Baofeng получается КСВ=1 и КПД=100% на 435 МГц без цепей согласования. Полноразмерный штырь намного более широкополосный и напоротьсся на КСВ=15 не получится даже если делать вслепую. Изменено 12 декабря, 2023 пользователем yurik82 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
repstosw 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 · Жалоба On 12/12/2023 at 11:41 PM, yurik82 said: КПД пружин 100%. Не может быть у спиральной "резинки" КПД 100%. Так как она укорочена геометрически. Обмануть физику - затея не очень хорошая. И вообще, КПД не будет 100%, меньше - да. Под КПД понимается отношение мощности излучения к подводимой мощности. Там только из-за наличия активной составляющей и ущербного противовеса КПД будет даже меньше, чем 75%. А из-за укорочения - тем более. Идеально согласованный четверть-волновый штырь с десятками противовесами (или куском жести) имеет КПД не выше 97%. Откуда у пружины КПД = 100% ? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
yurik82 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 (изменено) · Жалоба 17 минут назад, repstosw сказал: Не может быть у спиральной "резинки" КПД 100%. Так как она укорочена геометрически. Обмануть физику - затея не очень хорошая. Может. Если использовать не бытовую, а принятую в IEEE терминологию. 17 минут назад, repstosw сказал: Так как она укорочена геометрически. Обмануть физику - затея не очень хорошая. Тепловой разогрев поверхностными токами металла - примерно такой как и у не укороченного диполя. Близкий к нулю. И от укорочения меняется незначительно. Тепловые потери на разогрев штыря настолько незначительны, что даже штыри из очень тонкого провода имеют КПД близкий к 100% и не нагреваются 17 минут назад, repstosw сказал: Под КПД понимается отношение мощности излучения к подводимой мощности. Accepted Power = Incident Power - Reflected Power при КСВ=1 Accepted Power = Incident Power, т.к. Reflected Power = 0. Radiated Power = Accepted Power * Heat efficiency (тепловой КПД) При КПД=100% Radiated Power = Accepted Power Потери рассогласования это не КПД. 17 минут назад, repstosw сказал: Идеально согласованный четверть-волновый штырь с десятками противовесами (или куском жести) имеет КПД не выше 97%. Почему 97%? Почему не 95% или не 99.5%? При чем тут согласование и при чем тут количество противовесов? Если там провода не толщиной с человеческий волос, то тепловые потери меньше 1%. 17 минут назад, repstosw сказал: Откуда у пружины КПД = 100% ? Тепловые потери бывают в металлах и диэлектриках. Если пружина воздушная (нет твердых диэлектриков) то потерь на их разогрев (он пропорциональный тангенсу угла диэлектрических потерь в материале) нет. Если металл толще чем человеческий волос - то потерями на разогрев корткого провода можно пренебречь. Если надо бороться даже за микроскопические потери (менее 0.1 дБ) то вместо тонкого провода возьмите трубку толще. Все что касается потерь рассогласования - то это вопросы не физики, а организаицонные. Если на согласование положить болт (волевым решением исключить его из проекта) и эксплуатировать систему с КСВ>1 то это не физика, а бюрократия (коррупция). КСВ=15 это не физика, это коррупция. Изменено 15 декабря, 2023 пользователем yurik82 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
repstosw 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 (изменено) · Жалоба 1 hour ago, yurik82 said: Все что касается потерь рассогласования - то это вопросы не физики, а организаицонные. Если на согласование положить болт (волевым решением исключить его из проекта) и эксплуатировать систему с КСВ>1 то это не физика, а бюрократия (коррупция). КСВ=15 это не физика, это коррупция. А где я вообще говорил о рассогласовании? Вы это сами придумали, сами и отвечаете. Не надо эти мысли приписывать ко мне. КСВ=1.0 - это необходимое, но ещё недостаточное условие для получения КПД антенны, близкому к 100%. Антенны малой длины (меньше L/4) - электрически малые антенны(раз мы говорим об укороченных спиральных резинках). Сопротивление излучения таких антенн - меньше, чем у несимметричного L/4 (36.6 Ом). Сопротивление потерь будет зависеть от числа противовесов. КПД таких антенн будет меньше, чем у L/4, установленной на массивный металлический корпус, который выполняет роль хорошего противовеса. Пруфы искать лень, укажу автора и источник: "Антенны КВ и УКВ" И. В. Гончаренко (http://dl2kq.de) Изменено 15 декабря, 2023 пользователем repstosw Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
yurik82 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 (изменено) · Жалоба 1 час назад, repstosw сказал: КПД таких антенн будет меньше Меньше. Если Rвх упадет в 2 раза, то тепловые выростут примерно в 4 раза P=I^2 * R. Токи выростут в 2 раза, омическое сопротивление тепловых потерь R ниже примерно в 2 раза раза (если штырь укорочен примерно в 2 раза), итого мощность потерь в 8/2=4 раза вырастет. Если раньше в нагрев уходило 0.1% то теперь будет 0.8%. Если это не штырь а спираль то длина общая провода в спирали останется примерно та же, значит потери вырастут в 8 раз. Самый прецизионный в мире стенд по антенах имеет погрешность хуже чем 0.1 дБ. 0.1 дБ это 97.7%. Если тепловые потери будут меньше чем 2.3% никакой стенд в мире не измерит их наличие. Погрешности других составляющих стенда намного выше. Чтобы понизить КПД антенны до 75% надо чтобы омическое сопротивление проводов (на этой частоте) составляло 25% от Rвх диполя. Если укороченная антенна имеет например импеданс Rвх=15 Ом, то в качестве материалов надо взять металлы с сопротивлением 3.75 Ом. Для короткого провода (допустим полная физическая длина всех проводо 0.3 метра на 450 МГц) чтобы 10 Ом на метр гальванических потерь получить надо брать провод толщиной с человеческий волос. С реалистичными материалами (даже без трубок, а с тонкими медными проводами) сопротивление на таком малом размере доли Ома (можно легко гонять сварочный аппарат или сталеплавильный тигель). Конкретный пример. Есть земляная плата 50х120 мм. Надо антенну в районе 433 МГц. Монополь-спираль: 22 витка медной бытовой проволоки 4 мм2 (D=2.25 мм), внутренний диаметр 3.75 мм (намоточный), внешний 8,25 мм. Высота спирали 89.1 мм, +10 мм зазор для питания между спиралью и земляной платой. Высота спирали + зазор + высота земли = 219.1 мм (0.315 лямбда). Собственно спираль 1/8 лямбды (в 2 раза короче полноразмерного штыря). Импеданс: Z=33.09 +j0 @ 431.32 MHz Как оценить тепловые потери в этой конструкции и прикинуть сколько потеряли если бы взяли полноразмерный L/4 монополь из того же материала? Сверхточное (с погрешностью менее +-2%) измерение теплового КПД крайне сложная задача и в натурных измерениях и в численном моделировании. Для подсчета RadiatedPower суммируется вся энергия которая прошла через ГУ наружу и сравнивается с AcceptedPower на порте питания. На границе ГУ плотность энергии имеет погрешности из-за недостаточного качества сетки, математических шумов численного алгоритма связанного с дискретностью подсчета. Собственно вся модель уплотняется до тех пор пока DeltaS (или DeltaEnergy в других типах солверов) будет менее 1-2% от предыдущей итерации. Т.е. 1-2% (0.1 дБ) это погрешность расчетного метода, уловить более тонкие эффекты таким методом не получится. Я могу предложить такой метод измерения "тонких эффектов по КПД". Т.к. у нас диэлектрик воздух/вакуум, то все тепловые потери это только токи в металлах. Если мы посчитаем модель с материалом PEC (сверхпроводник) на всех без исключения элементах конструкции - то полученное числовое значение принимаем за 100%. Потом ставим материал реальный (медь) и снова считаем. PEC = 100.0866% Copper = 98.6502% Delta = 100,0866 / 98,6502 = 1,4561% КПД = 98,544% = - 0.064 дБ Теперь сравним какой был бы КПД если бы взяли полноразмерный штырь. Берем 185 мм тот же медный провод, Z=60 +j0 @ 431.32 MHz PEC = 100.2607% Copper = 100.0865% Delta = 100,2607 / 100,0865 = 0,174% КПД = 99,826% = -0.0076 дБ КПД упал с 99,826% до 98,544% или на 0.057 дБ Потери выросли с 0,1742% до 1,4364% (в целых 8 раз выросли потери !!! ) У вас есть приемник способный уловить флуктуации RSSI 0.05 дБ? Реальные плохие отзывы о реальных антеннах "резинки, спиральки" связаны не с тепловым КПД антенны, а с другими явлениями: 1) высокий КСВ (15 не редкость) 2) высокие тепловые потери в миниатюрных LC согласованиях на микроскопических катушечках и твердотельных микроконденсаторах 3) искажение ДН если монополь несиммметричен отсносительно земляного корпуса устройства 4) зенитная ДН с глубоким провалом в горизонт если земляной корпус устройства массивный (крыша автомобиля, корпус банкомата) 5) непредсказуемая поляризация не совпадающая с осью штыря из-аа несиммметричности отсносительно земляного корпуса устройства 6) присоединение к земляной половине диполя других устройств - систем кабелей, корпусов, линий электроснабжения, зданий и металлоконструкций 7) установка коаксаильного кабеля в разрыв штыря и противовесов Эти эффекты дают единицы и даже десятки дБ разницы. Даже если задаться целью измерить КПД с погрешностью 0.1 дБ - невозможно вычесть эти другие факторы у которых влияния на порядки больше. Изменено 15 декабря, 2023 пользователем yurik82 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Freesom 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 · Жалоба 2 hours ago, yurik82 said: Если Rвх упадет в 2 раза, то тепловые выростут примерно в 4 раза Токи выростут в 2 раза, омическое сопротивление тепловых потерь R ниже примерно в 2 раза разаитого мощность потерь в 8/2=4 раза вырастет значит потери вырастут в 8 раз 2 в квадрате стало 8, но то ладно)) Мощность вырасла на порядок почти, а у генератора забыли спросить, он такую мощность согласен задувать или нет)) Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
repstosw 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 · Жалоба 2 hours ago, yurik82 said: Теперь сравним какой был бы КПД если бы взяли полноразмерный штырь. Берем 185 мм тот же медный провод, Z=60 +j0 @ 431.32 MHz Если не секрет, в какой программе ведётся моделирование? Я тоже хочу попробовать так моделировать - очень полезно! Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Freesom 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 · Жалоба 5 minutes ago, repstosw said: Если не секрет, в какой программе ведётся моделирование? Я тоже хочу попробовать так моделировать - очень полезно! хфсс Я бы тоже хотел КПД больше 100 процентов получать. Там и до вечного двигателя рукой подать. Правда обычно это свидетельствует о низком качестве расчета Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
repstosw 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 · Жалоба 9 minutes ago, Freesom said: Я бы тоже хотел КПД больше 100 процентов получать. Там и до вечного двигателя рукой подать. Правда обычно это свидетельствует о низком качестве расчета Меня привлекает, что можно противовес задать любой формы, а также считать сложные антенны. Кстати, как измерить КСВ антенны на самой портативной рации, не выкручивая антенну? Ведь КСВ-метр требует подключения антенны через кабель, а значит это будет совсем не тот КСВ, что в случае когда антенна прикручена к рации. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Freesom 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 · Жалоба Just now, repstosw said: Кстати, как измерить КСВ антенны на самой портативной рации, не выкручивая антенну? Ведь КСВ-метр требует подключения антенны через кабель, а значит это будет совсем не тот КСВ, что в случае когда антенна прикручена к рации. предусмотреть в тракте направленный ответвитель и мерять отраженную волну непосредственно Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
uve 8 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 (изменено) · Жалоба 10 minutes ago, repstosw said: Кстати, как измерить КСВ антенны на самой портативной рации, не выкручивая антенну? Ведь КСВ-метр требует подключения антенны через кабель, а значит это будет совсем не тот КСВ, что в случае когда антенна прикручена к рации. Я пользовался таким способом: Паял из тонкой латуни габаритный эквивалент корпуса переносной р/ст. Устанавливал разъём, измерительный кабель делал с отсечкой поверхностных токов кабеля (запорным стаканом). Длину кабеля (электрическую) брал кратной 0.5 лямбда. Измерения вполне адекватные получаются. Изменено 15 декабря, 2023 пользователем uve Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
yurik82 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 (изменено) · Жалоба 6 часов назад, Freesom сказал: Я бы тоже хотел КПД больше 100 процентов получать. Там и до вечного двигателя рукой подать. Обычно, но не в случае антенн. Для неизлучающих устройств как натурные так и числовые измерения с погрешностью доли процента - не вопрос. Но! если это не замкнутый многополюсник, а почти вся энергия идет через ГУ - то и в натурных измерениях и в методе МКЭ и в МоМ для 3-мерных структур (за исключением метода МоМ для тонких отрезков прямых линий) надо считать суммарную энергию прошедшую через ГУ. По определению погрешность этого метода имеет тот же порядок величины что и DeltaS (обычно 2% или 1%). Даже если попытаться бесконечно уплотнять сетку - все равно из за самих математических шумов процедуры дискретизации - DeltaS может и не опутиться ниже чем 0.5%. Т.е. для модели у которой тепловых потерь нет (только PEC + Vacuum) вполне ожидаемо получать значения RadiatedEfficiency в диапазоне 98...102%. Ничего с этим не поделаешь. У реальных сложных конструкций в которых есть много диэлектриков, металла - реальные потери сдвинут это значение ниже, хотя и с теми же +-2%. Т.к. сами абсолютные значения ниже (например 97%) то число 100 никогда на практике не получится. Есть еще один уникальный метод для частного случая. В движках на базе NEC (4NEC, EzNEC, MMANA) все проводники представляются в виде бесконечно тонких отрезков прямых. Т.е. весь ток всегда идет в прямом проводнике. Известны именно значения тока через сечение. В Амперах. Не поверхностная плотность токов на сетке меширования в А/м2, а именно ток через сечение. Зная проводимость металла, частоту и площадь сечения и ток - можно по всех отрезках просуммировать тепловые потери. Именно так 4NEC2 и считает, в отдельности от самого моделирования запускается отдельная подпрограмма которая по расчитанных ранее токах подсчитывает тепловые потери. Плюсы - можно получить ниже погрешность чем в методе МКЭ. Минусы - расчитанные значения не учитываются в собственно СВЧ моделировании, и если распределенные тепловые потери значимые - они никак не будут учтены в расчете антенны. Она сначала рассчитывается с материалом РЕС (расчет ДН, КСВ) а потом отдельно для справки выводятся тепловые потери. 6 часов назад, repstosw сказал: Кстати, как измерить КСВ антенны на самой портативной рации, не выкручивая антенну? как я уже говорил - даже для крупных международных корпораций с бюджетом в миллиарды - это слишком доррогая задача. Надо создать плату КСВ метра идентичную плате финального устройства. Т.к. даже в проекте с бюджетом более миллиарда долларов это слишком дорого - делают НО на плате идентичной плате финального устройства и ищут на этой плате некоторую точку ввода кабеля с минимумом влияния и отводят его горизонтально к Агиленту. Изменено 15 декабря, 2023 пользователем yurik82 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
yurik82 18 15 декабря, 2023 Опубликовано 15 декабря, 2023 · Жалоба 7 часов назад, Freesom сказал: 2 в квадрате стало 8, но то ладно)) Мощность вырасла на порядок почти, а у генератора забыли спросить, он такую мощность согласен задувать или нет)) Мощность не изменилась. Как было 1 Ватт так и осталось. В тепло уходил 1 мВт, будет греться на 8 мВт. Импеданс для полноразмерного был например 30 Ом (надо согласовать на 50), стал 15 Ом (опять же надо согласовать на 50) Изменением пропорции напряжений к токам (т..е. импеданса) занимается не генератор, а согласующее устройство. Сам генератор внутри тоже не 50 Ом от природы и имеет согласующие цепи на 50 Ом Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Freesom 18 16 декабря, 2023 Опубликовано 16 декабря, 2023 · Жалоба 4 hours ago, yurik82 said: В тепло уходил 1 мВт, будет греться на 8 мВт а чего вдруг? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Freesom 18 16 декабря, 2023 Опубликовано 16 декабря, 2023 · Жалоба 13 hours ago, yurik82 said: Мощность не изменилась. Как было 1 Ватт так и осталось. Я правильно понял, что мощность считалась по формуле \(P = {I^2 * R_t}\) , т.е. если мощность постоянна (1 Вт), то на уменьшившемся в два раза импедансе должен быть в \( \sqrt{2}\) больший ток? И рост потерь в 8 раз - это из разряда бабушкиных сказок и погрешностей вычисления в хфсс? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться