Связь антенны с приёмником/передатчиком

[Ascold]

Не могу правильно подобрать литературу, чтобы изучить, как происходит согласование простейшей излучающей антенны(четвертьволновой штырь) с выходом генератора или колебательным контуром на входе усилителя - информации много, но я не могу увязать книги по теории и практические схемы, они как-то написаны о разном.
Ищу маршрут - что и в каких книжках про антенны, усилители и радиосвязь в каком порядке читать, чтобы уметь строить(и понимать, что делаешь) оптимальный передатчик и приёмник, для начала без модуляции: генерируем и посылаем УКВ синусоиду - ловим и усиливаем её.
Электродинамику, мат. анализ, основы аналоговой схемотехники знаю.

[EUgeneUS]

Ascold
Вспоминая радиолюбительскую юность

1. Антенну нужно согласовывать не с выходом передатчика\входом приемника, а с фидером (линией передачи).
а) это важно как для приема, так и для передачи.
б) этот вопрос рассматривается в книгах по антеннам. Ротхаммеля тут критиковали, поэтому рекомендовать не буду. Других качественных сходу не вспомню. Но согласование четверть волнового штыря - общее место, найдете поди информацию.
в) Есть, конечно, антенны, где фидер излучает, то есть является частью антенны, например Windom и прочие антенны типа "сопля". Но это не Ваш случай.
г) в носимых устройствах фидер, как таковой может отсутствовать, конечно.

2. Фидер нужно согласовывать с передатчиком. На КВ это делается чаще всего П-контуром (вот ключевое слово для поиска), который выполняет двоякую функцию:
а) собственно согласования импеданса выходного каскада с импедансом фидера.
б) ФНЧ, который как правило обязателен, потому что выходной каскад работает в режиме А и нужно резать гармоники.

3. Согласование с приемником как правило не требуется\не делается. Сигнал с антенны подается
а) либо на полосовые фильтры
б) либо сразу на широкополосный УВЧ с хорошим динамическим диапазоном
в) либо предыдущие пункты через П-контур передатчика, который не отключается во время приема.

UPD: на УКВ кроме всего прочего нужно обращать внимание на материалы. Должны быть с небольшим тангенсом угла потерь на рабочей частоте.

[rascas]

Ascold в сообщении #1386513 писал(а):

Не могу правильно подобрать литературу

А с этой книгой уже ознакомились: Э.Ред, Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. ?

[Ascold]

EUgeneUS в сообщении #1386659 писал(а):

Ascold
1. Антенну нужно согласовывать не с выходом передатчика\входом приемника, а с фидером (линией передачи).
2. Фидер нужно согласовывать с передатчиком.

Слово "согласовывать" в контексте темы мне известно(из книги Манаева по основам радиоэлектроники) в том смысле, чтоб импедансы длинной линии и нагрузки были равны для отсутствия отражения сигнала от нагрузки. На данный момент вхожу в курс дела остальных согласований.

rascas в сообщении #1386710 писал(а):

А с этой книгой уже ознакомились: Э.Ред, Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. ?

Книгу почитал, она слишком "инженерная" - объясняется, что делать, но почти не объясняется, почему именно так, а не иначе.

[wrest]

Ascold
Просто штырей не бывает, все равно какие-то нюансы. Получить хороший КСВ (близкий к единице) -- мечта радиолюбителя.
Собственно теория может быть сформулирована очень кратко: согласующий четырехполюсник должен иметь импеданс, рассчитанный по известной формуле согласования выхода источника\входа потребителя.
А вот практика...
Рекомендую вот такой форум поглядеть: http://www.radioscanner.ru/forum/5.html

[Ascold]

wrest в сообщении #1387128 писал(а):

Собственно теория может быть сформулирована очень кратко: согласующий четырехполюсник должен иметь импеданс, рассчитанный по известной формуле согласования выхода источника\входа потребителя.

Можно поподробнее про теорию этого момента - где почитать?

[wrest]

Ascold в сообщении #1387554 писал(а):

Можно поподробнее про теорию этого момента - где почитать?

Увы, я не помню книжку по которой учился.
Теория излагается практически в любом учебнике с названием "[Основы] Теория [электрических\радиотехнических\и т.п.] цепей." или "Теоретические основы электротехники".
Слова для поиска соответственно "согласующий четырехполюсник".

[Ascold]

wrest в сообщении #1387563 писал(а):

Слова для поиска соответственно "согласующий четырехполюсник".

Нашёл вот что http://sci.sernam.ru/book_svf.php?id=33 и у меня возник вопрос касательно фразы: "Если цепь выполнена в соответствии с последними равенствами, то падающая волна проходит без отражений". Цепь, вроде как, с сосредоточенными параметрами, о распространении волны через четырёхполюсник в расчёте речи не шло, как тогда из рассуждений о том, что выходное сопротивление источника сигнала равно входному сопротивлению четырёхполюсника с учётом нагрузки и выходное сопротивление четырёхполюсника(по переменному току) равно сопротивлению нагрузки, следует утверждение об отсутствии отражений? Насколько я понял, речь идёт о максимуме выходной мощности через равенство импедансов, неужели из этого следует отсутствие отражения?

[realeugene]

Ascold в сообщении #1387892 писал(а):

Насколько я понял, речь идёт о максимуме выходной мощности через равенство импедансов, неужели из этого следует отсутствие отражения?

Разумеется. Выходная мощность максимальна когда нет отражения. Когда есть отражение, часть мощности отражается обратно, и на выхорд пролазит меньшая доля.

Возьмите готовую антенну, согласованную производителем с волновым сопротивлением вашего кабеля, обычно с 50 омами. У готовых антенн правильный импеданс достигается конструкцией самой антенны - навивкой спиральки с дополнительной индуктивностью например.

-- 15.04.2019, 20:35 --

wrest в сообщении #1387128 писал(а):

согласующий четырехполюсник должен иметь импеданс, рассчитанный по известной формуле согласования выхода источника\входа потребителя.

У четырехполюсника не один импеданс, а матрица импедансов. Чтобы его сконструировать, ТС должен знать импеданс своей антенны. Боюсь, уже на этом этапе у него возникнут непреодолимые сложности при текущем уровне его знаний. Импедансы антенн сначала рассчитывают, потом измеряют.

-- 15.04.2019, 20:41 --

Ascold в сообщении #1387101 писал(а):

чтоб импедансы длинной линии и нагрузки были равны

Нет, не так. Согласованные импездансы источника и нагрузки должны быть комплексно-сопряженными. Импеданс - это комплексная величина. Только у специально сконструированных устройств она получается чисто активными 50 Ом. Чтобы их можно было подключать друг к другу без дополнительного согласования, как конструктор.

Кроме этого, не забывайте про такой важный параметр, как ширина рабочей полосы частот у вашей антенны. Чем навороченнее согласующий четырехполюсник, тем уже его рабочая полоса.

[wrest]

Ascold в сообщении #1387892 писал(а):

Цепь, вроде как, с сосредоточенными параметрами, о распространении волны через четырёхполюсник в расчёте речи не шло, как тогда из рассуждений о том, что выходное сопротивление источника сигнала равно входному сопротивлению четырёхполюсника с учётом нагрузки и выходное сопротивление четырёхполюсника(по переменному току) равно сопротивлению нагрузки, следует утверждение об отсутствии отражений?

Если образно, то получается так, что сигнал отражается в сторону генератора от входа согласующего четырехполюсника (стыка генератора и четырехполюсника) и от выхода (стыка четырехполюсника и нагрузки), и эти два отражения компенсируют друг друга.
"Отражается" можно понимать в обычном смысле (как свет отражается от зеркала) а можно, там где вот прямо волн не видно, понимать в том смысле, что косинус фи плохой.

[Ascold]

realeugene в сообщении #1387910 писал(а):

Импедансы антенн сначала рассчитывают, потом измеряют.

Это то же самое, что сопротивление излучения или нет?
Я просто с этими антеннами запутался - много написано в книгах, неясно, что именно в первую очередь изучить, чтоб иметь в распоряжении теорию, позволяющую переход к практике в несложном случае.

wrest в сообщении #1387928 писал(а):

Если образно, то получается так, что сигнал отражается в сторону генератора от входа согласующего четырехполюсника (стыка генератора и четырехполюсника) и от выхода (стыка четырехполюсника и нагрузки), и эти два отражения компенсируют друг друга.
"Отражается" можно понимать в обычном смысле (как свет отражается от зеркала) а можно, там где вот прямо волн не видно, понимать в том смысле, что косинус фи плохой.

Косинус фи - поясните, что это в данном случае? Я его помню в связи с трансформаторами, вероятно, здесь иное.

realeugene в сообщении #1387910 писал(а):

Разумеется. Выходная мощность максимальна когда нет отражения. Когда есть отражение, часть мощности отражается обратно, и на выхорд пролазит меньшая доля.

Это я знаю из длинных линий - ну, телеграфные уравнения, волновое сопротивление, вот это всё. Четырёхполюсник и выход генератора(сопротивление $R_{01}$ в ссылке выше) - не длинная линия, отсюда моё недоумение про рассуждения о равенстве сопротивлений в контексте отражения(что здесь волновое сопротивление линии, которому должно быть равно сопротивление сосредоточенной нагрузки?)

realeugene в сообщении #1387910 писал(а):

Нет, не так. Согласованные импездансы источника и нагрузки должны быть комплексно-сопряженными. Импеданс - это комплексная величина.

Для краткости так выразился - про комплексную сопряжённость знаю.

realeugene в сообщении #1387910 писал(а):

У четырехполюсника не один импеданс, а матрица импедансов.

Имеете ввиду четвёрку Z-параметров? В любом случае входной и выходной импедансы четырёхполюсника из них выводятся.

[wrest]

Ascold в сообщении #1387933 писал(а):

Косинус фи - поясните, что это в данном случае?

Это он. https://ru.wikipedia.org/wiki/Коэффициент_мощности

[realeugene]

Ascold в сообщении #1387933 писал(а):

Это то же самое, что сопротивление излучения или нет?

Антенна с точки зрения её подключения к трансиверу - это просто двухполюсник с некоторым частотно-зависимым импедансом. Антенна как правило подключается через длинную линию (волноводы других типов сейчас не рассматриваем). Выход трансивера обычно согласован с волновым сопротивлением этой длинной линии, и, чтобы закачать максимульную мощность в антенну, импеданс антенны, также, должен быть согласован с этим волновым сопротивлением. Иначе на стыке длинная линия - порт антенны часть мощности будет отражаться, и обратная волна будет поглощаться внутренним сопротивлением трансивера.

Ascold в сообщении #1387933 писал(а):

Четырёхполюсник и выход генератора(сопротивление $R_{01}$ в ссылке выше) - не длинная линия,

Вообще говоря, когда есть соединение двух пар проводов, на котором есть некоторое напряжение и через котрое протекает ток, можно взять произвольное референсное волновое сопротивление и разложить напряжение и ток на две противоположно бегущие через это соединение волны. Потренируйтесь.

Многополюсники часто описываются матрицами S-параметров. Такое описание обязательно привязано к выбранному референсному импедансу, обычно 50 Ом, если речь не про телевизионную технику (там 75 Ом).

Ascold в сообщении #1387933 писал(а):

Имеете ввиду четвёрку Z-параметров? В любом случае входной и выходной импедансы четырёхполюсника из них выводятся.

Нет, не выводятся! Импеданс каждого порта как двухполюсника можно получить только если известны нагрузки, подключённые к другим портам. Этот импеданс зависит от нагрузок других портов.

[rascas]

Ascold в сообщении #1386513 писал(а):

чтобы уметь строить(и понимать, что делаешь) оптимальный передатчик

Также хочу напомнить, что перед строительством и использованием своего “передатчика” его необходимо зарегистрировать в Роскомнадзоре.
Иначе это будет нарушением
КоАП РФ Статья 13.3. Самовольные проектирование, строительство, изготовление, приобретение, установка или эксплуатация радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств
КоАП РФ Статья 13.4. Нарушение правил проектирования, строительства, установки, регистрации или эксплуатации радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств.

Нарушение этих статей закона влечёт наложение штрафа и конфискацию радиоэлектронных средств и устройств.

[Ascold]

realeugene в сообщении #1387959 писал(а):

Такое описание обязательно привязано к выбранному референсному импедансу, обычно 50 Ом, если речь не про телевизионную технику (там 75 Ом).

кстати, а почему именно эти цифры, с чем связаны именно такие стандарты сопротивлений?

realeugene в сообщении #1387959 писал(а):

Нет, не выводятся! Импеданс каждого порта как двухполюсника можно получить только если известны нагрузки, подключённые к другим портам. Этот импеданс зависит от нагрузок других портов.

ну, я ж не сказал, что они функции одних лишь параметров четырёхполюсника, выводить простые формулы у меня получается, вроде, не совсем идиот

realeugene в сообщении #1387959 писал(а):

чтобы закачать максимальную мощность в антенну импеданс антенны, также, должен быть согласован с этим волновым сопротивлением. Иначе на стыке длинная линия - порт антенны часть мощности будет отражаться, и обратная волна будет поглощаться внутренним сопротивлением трансивера.

Это я понимаю. Однако слово "согласован" в

Цитата:

Выход трансивера обычно согласован с волновым сопротивлением этой длинной линии

имеет несколько иной смысл, здесь речь идёт об извлечении максимальной мощности из генератора, так ведь? И если на этом месте не согласовывать, то ничего страшного не произойдёт(при условии, что оконечный транзистор не вылетит из активного режима), просто излучаемая мощность станет меньше?