Связь антенны с приёмником/передатчиком

[realeugene]

Ascold в сообщении #1388085 писал(а):

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?

Да нет, страшного не произойдёт ничего, конечно, кроме того, что плохо согласованная с обеих концов длинная линия превратится в гребенчатый фильтр.

[wrest]

Ascold в сообщении #1388085 писал(а):

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

Да в основном исторически. Но вот входное сопротивление антенны типа полуволнового диполя 77 ом, так что это одна из причин. Подробнее есть тут https://en.wikipedia.org/wiki/Coaxial_cable см. секцию Choice of impedance

[Snegovik]

Ascold писал(а):

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?

Если у аппарата хорошая защита по выходу и/или транзисторы с хорошим запасом по максимальным уровням предельных значений напряжений и токов, то не должно, если нет, то можно спалить транзистор выходного каскада. К примеру если без нагрузки дать хорошую мощность на передачу, каскад может уйти в перенапряженный режим и высокими значениями напряжения пробьет переходы транзистора. К таким режимам более терпимы электровакуумные лампы, которые до сих пор используются в относительно мощных передатчиках (и они весьма неплохо работают, а определенные типы ламп выпускаются и по сей день).

Упомянули здесь книжки Ротхаммеля, и сказали, что где то их критиковали, на мой взгляд зря. Это весьма неплохие книжки, пережившие много изданий. Неплохая книжка "Основы Радиотехники" Г.Б. Белоцерковского (1968 г), в ней довольно много теории о линиях с распределенными параметрами. Еще одна неплохая книжка с таким же названием под авторством Н.М. Изюмова и Д.П. Линде (1965 год). И можете посмотреть "Справочник Радиолюбителя-коротковолновика" под редакцией Бунина и Яйленко, правда там по аппаратуре больше, по антеннам и линиям передачи бегло, да и старовата эта книженка сейчас, хотя очень популярна была в свое время, но некоторые вещи незыблемы, так что глянуть можно. Наверняка эти книги можно найти в сети, хотя вообще литературы на эту тему конечно достаточно много.

[Ascold]

Snegovik в сообщении #1391344 писал(а):

Упомянули здесь книжки Ротхаммеля, и сказали, что где то их критиковали, на мой взгляд зря. Это весьма неплохие книжки, пережившие много изданий. Неплохая книжка "Основы Радиотехники" Г.Б. Белоцерковского (1968 г), в ней довольно много теории о линиях с распределенными параметрами. Еще одна неплохая книжка с таким же названием под авторством Н.М. Изюмова и Д.П. Линде (1965 год). И можете посмотреть "Справочник Радиолюбителя-коротковолновика" под редакцией Бунина и Яйленко, правда там по аппаратуре больше, по антеннам и линиям передачи бегло, да и старовата эта книженка сейчас, хотя очень популярна была в свое время, но некоторые вещи незыблемы, так что глянуть можно. Наверняка эти книги можно найти в сети, хотя вообще литературы на эту тему конечно достаточно много.

Книжки эти и не только эти посмотрел, всё равно не нашёл там ответов на некоторые вопросы.
1. Если делать что-то типа "радиолюбительской рации", с антенной в виде четвертьволнового штыря, то как решить вопрос об отсутствии второй его "половинки" - на самом же деле под штырём не будет листа металла, задающего недостающее плечо полем "зарядов изображения", как тогда видоизменить результаты расчётов сопротивления излучения, диаграммы направленности, полученные для "честного" полуволнового диполя?
2. В радиолюбительской литературе популярны антенны на ферритовых и не только сердечниках с накрученной проволокой - где почитать теорию этого дела, чтобы понять, почему в том или ином случае столько-то витков на такой-то длине.

В литературе, что мне довелось читать, есть информация и о несимметричных антеннах, и о магнитных антеннах, но написано это всё или как-то неубедительно, полуэмпирически или так, что непонятно, как перебросить мост к практической стороне вопроса.

[Snegovik]

Ascold в сообщении #1399419 писал(а):

1. Если делать что-то типа "радиолюбительской рации", с антенной в виде четвертьволнового штыря, то как решить вопрос об отсутствии второй его "половинки" - на самом же деле под штырём не будет листа металла, задающего недостающее плечо полем "зарядов изображения", как тогда видоизменить результаты расчётов сопротивления излучения, диаграммы направленности, полученные для "честного" полуволнового диполя?

Что касается четвертьволнового штыря, это весьма распространенная и вполне рабочая антенна. Посмотрите вариант называемый GP (Ground Plane). Входное сопротивление по моему около 50 Ом, в качестве противовесов используется 3 штыря под углом 120 градусов каждый в вертикальной плоскости от штыря и соответственно 120 градусов между собой (если посмотреть сверху). Кабель подводится снизу. Диаграммы направленности для таких антенн хорошо известны и много раз расписаны в разных источниках. По сути в качестве четверть-волновых штырей очень часто как раз такие антенны и используются, хотя бывают и другие разновидности (в том числе полуволновые диполи питаемые в пучности напряжения). Если хотите заняться более серьезно, посмотрите в сторону программы Mmana, ее довольно активно используют радиолюбители.

Про сопротивление излучения почитайте отдельно, это не то же самое что входное сопротивление, но озадачиваться им ИМХО нужно только в теории. При практическом изготовлении реальной антенны, которая как согласно теории так и из практики хорошо себя зарекомендовала как антенна имеющая хороший КПД, озадачиваться этим излишне. Приближенно говоря сопротивление излучения это отношение мощности излучаемой антенной в эфир (именно излучаемой, полезной) к квадрату тока в пучности тока. Т.е. это эквивалентное сопротивление на котором излучается полезная мощность. Входное же сопротивление включает в себя так же сопротивление потерь, кроме того зависит от схемы питания антенны, ведь антенна может питаться не обязательно в точке пучности тока. Но, к примеру, для высоко подвешенного полуволнового диполя при его питании посередине сопротивление излучения и входное сопротивление близки между собой по величине.

Ascold в сообщении #1399419 писал(а):

2. В радиолюбительской литературе популярны антенны на ферритовых и не только сердечниках с накрученной проволокой

Про магнитные антенны забудьте, они применялись в радиоприемниках типа "Альпинист" ДВ/СВ диапазонов (длинные и средние волны). Для передачи они не предназначены. Вся суть там была в том, что на магнитном материале (стержне) моталась катушка которая вместе с конденсатором давала резонанс на принимаемой частоте. Стержень намагничивался под воздействием волны, вот и вся антенна.

[realeugene]

Ascold в сообщении #1399419 писал(а):

1. Если делать что-то типа "радиолюбительской рации", с антенной в виде четвертьволнового штыря, то как решить вопрос об отсутствии второй его "половинки" - на самом же деле под штырём не будет листа металла, задающего недостающее плечо полем "зарядов изображения", как тогда видоизменить результаты расчётов сопротивления излучения, диаграммы направленности, полученные для "честного" полуволнового диполя?

На самом деле, с другой стороны будет земля всего устройства, работающая в качестве противовеса. Если нужно точно - то такие вещи считаются исключительно численно. Форма "второй половинки" в устройстве устройства бывает самая разная и замысловатая.

Ascold в сообщении #1399419 писал(а):

В радиолюбительской литературе популярны антенны на ферритовых и не только сердечниках с накрученной проволокой - где почитать теорию этого дела, чтобы понять, почему в том или ином случае столько-то витков на такой-то длине.

Магнитные антенны в радиоприёмниках для средних или длинных волн - это, просто, очень короткий магнитный диполь. За счёт включения его высокодобротного преимущественно индуктивного импеданса в колебательный контур обеспечивается согласование такой антенны со входом приёмника в очень узкой полосе частот. Посчитать её индуктивность можно как индуктивность с ферритовым сердечником. В качестве передающей антенны такая антенна не используется из-за слишком больших потерь в проводе.

[Ascold]

Snegovik в сообщении #1399455 писал(а):

Что касается четвертьволнового штыря, это весьма распространенная и вполне рабочая антенна. Посмотрите вариант называемый GP (Ground Plane). Входное сопротивление по моему около 50 Ом, в качестве противовесов используется 3 штыря под углом 120 градусов каждый в вертикальной плоскости от штыря и соответственно 120 градусов между собой (если посмотреть сверху).

У меня такой вопрос тогда - например, в видео https://www.youtube.com/watch?v=UAtGIhUyNto рация такова, что штырей-противовесов там нет, они в её корпус не поместятся. Как понять хотя бы на качественном уровне, что ухудшится по сравнению с наличием противовесов?
Там же в финале видео автор сравнивает свою витую антенну с четвертьволновым штырём и ещё какой-то антенной. У меня вопрос - что я должен изучить, чтобы понять рассуждения в отрезке времени 4:40-5:20 - про влияние неравномерности намотки на резонансную частоту антенны?

Цитата:

Про сопротивление излучения почитайте отдельно

Читал у Шимони в "Теоретической электротехнике" и выкладки вслед за автором проделал. В случае полуволнового(или кратного ему) стержня всё элементарно, а вот как изменится ситуация при выкидывании нижнего плеча вдали от идеальной земли там не написано.

Snegovik в сообщении #1399455 писал(а):

Если хотите заняться более серьезно, посмотрите в сторону программы Mmana, ее довольно активно используют радиолюбители.

Перед тем, как моделировать, к примеру, схемы на транзисторах в программе Microcap, я поизучал чуток твердотельную электронику в размере Чиркина и Пасынкова и аналоговую схемотехнику по Хоровицу и Хиллу, после этого хоть ясно, о чём идёт речь. Также и с антеннами - на данном этапе я хочу не то чтобы "серьёзно заняться", а разобраться в основах теории, существенных для практики.

realeugene в сообщении #1399465 писал(а):

На самом деле, с другой стороны будет земля всего устройства, работающая в качестве противовеса. Если нужно точно - то такие вещи считаются исключительно численно.

Ясно, что это не элементарно. Но было бы любопытно взглянуть на пример численного решения такой задачи.

[LMA]

Ascold в сообщении #1399471 писал(а):

Но было бы любопытно взглянуть на пример численного решения такой задачи.

https://www.youtube.com/watch?v=BaBtWwZxblg
Противовес можно какой угодно нарисовать.

[Snegovik]

Ascold в сообщении #1399471 писал(а):

Там же в финале видео автор сравнивает свою витую антенну с четвертьволновым штырём и ещё какой-то антенной.

Здесь нужно понимать, что укороченные антенны для радиостанций делаются только для компактности. На частоте 300 Мгц длина волны составляет около 1 метра, полноразмерная антенна будет большой и неудобной. Но при этом хоть он там что-то и сравнивает с полноразмерной антенной (к тому же сравнение "на полную шкалу" и вблизи самой радиостанции еще не о чем не говорит) нужно понимать, что все укороченные антенны работают хуже. Могу Вас уверить, что использование с этой радиостанцией полноценной полноразмерной антенны увеличит дальность связи.

Ascold в сообщении #1399471 писал(а):

У меня вопрос - что я должен изучить, чтобы понять рассуждения в отрезке времени 4:40-5:20 - про влияние неравномерности намотки на резонансную частоту антенны?

Спиральное исполнение увеличивает индуктивность антенны и тем самым снижает ее резонансную частоту. Антенна ведь это то же контур со своей резонансной частотой, только из элементов с распределенными параметрами. Если посмотрите диаграммы распределения токов и напряжений вдоль полотна антенны то поймете почему то что он говорит справедливо. К примеру у окончания полотна антенны тока практически нет, зато есть более высокое напряжение, включение там каких-то индуктивностей будет бесполезно, зато емкость окажет влияние.

Ascold в сообщении #1399471 писал(а):

У меня такой вопрос тогда - например, в видео https://www.youtube.com/watch?v=UAtGIhUyNto рация такова, что штырей-противовесов там нет, они в её корпус не поместятся. Как понять хотя бы на качественном уровне, что ухудшится по сравнению с наличием противовесов?

В качестве противовесов там используется корпус самой радиостанции, а так же тело человека, который держит рукой корпус радиостанции. Но нормальная полноценная антенна с точными параметрами все равно лучше. Резонанс на частоте достигается самим спиральным штырем, а противовес получается по принципу "что есть то и используем".

[sin(90-A)]

(Оффтоп)

Snegovik в сообщении #1399455 писал(а):

Про магнитные антенны забудьте, они применялись в радиоприемниках типа "Альпинист" ДВ/СВ диапазонов (длинные и средние волны). Для передачи они не предназначены.

Хмм... странно, нельзя ли объяснить почему? Я слышал, что любая антенна может работать как на приём, так и на передачу.

[rascas]

sin(90-A) в сообщении #1399890 писал(а):

(Оффтоп)

Snegovik в сообщении #1399455 писал(а):

Про магнитные антенны забудьте, они применялись в радиоприемниках типа "Альпинист" ДВ/СВ диапазонов (длинные и средние волны). Для передачи они не предназначены.

Хмм... странно, нельзя ли объяснить почему? Я слышал, что любая антенна может работать как на приём, так и на передачу.

Если говорить об антенне на ферритовом стержне, то для приёма ДВ/СВ эта антенна нормально работает и компактна.
Но для передачи нужна мощность. А при попытке сильно намагничивать ферритовый стержень он проявляет большую нелинейность.
Изменение свойств феррита при повышении мощности при работе на передачу и не позволяет использовать передающие ферритовые антенны.

[Snegovik]

sin(90-A) в сообщении #1399890 писал(а):

Хмм... странно, нельзя ли объяснить почему? Я слышал, что любая антенна может работать как на приём, так и на передачу.

По сути чувствительности ферритовых антенн было просто достаточно для нормальной работы радиовещательных радиоприемников, особенно учитывая высокие мощности вещательных радиостанций, да и приемниками СВ/ДВ диапазона никто бы не пользовался, если бы для них была обязательна полноразмерная антенна. Но если к приемнику присоединить действительно полноразмерную внешнюю антенну и правильно все согласовать, то чувствительность возрастет очень сильно, правда в случае с радиовещанием это не нужно и даже может быть вредно. КПД ферритовых антенн очень невысок, это вообще антенной в полном смысле слова назвать трудно. В такой антенне нет не одного элемента с распределенными параметрами, из которых состоит настоящая антенна. Излучать в этой антенне по сути нечему, а значит при попытке работы на передачу вся мощность уйдет, как уже сказали, на нагрев провода катушки, ферритового сердечника и диэлектрика конденсатора, если он не воздушный.

С другой стороны у ферритовой антенны, опять же применительно к приемникам радиовещания, есть 3 плюса - компактность, малая восприимчивость к электрической составляющей (а значит и к многим индустриальным помехам) и направленнсть в виде восьмерки, изменением положения корпуса радиоприемника можно было лучше настроится на прием и/или отстроится от помехи.

И на примем и на передачу действительно может работать любая антенна, если это настоящая антенна.

[sin(90-A)]

rascas в сообщении #1399902 писал(а):

Изменение свойств феррита при повышении мощности при работе на передачу и не позволяет использовать передающие ферритовые антенны.

Вообще-то да, как сам то до этого не додумался.Под свойствами феррита, я думаю, понимается обычная магнитная проницаемость?
Если так, то придётся принудительно ограничить максимальный ток, а следовательно и мощность, чтобы не попадать на нелинейность.А ещё, что-то мне подсказывает что для того, чтобы получить большую мощность, придётся увеличивать габаритные размеры сердечника.

Snegovik, спасибо!

[rascas]

sin(90-A) в сообщении #1400011 писал(а):

Под свойствами феррита, я думаю, понимается обычная магнитная проницаемость?

Да. Я именно это и имел ввиду.

sin(90-A) в сообщении #1400011 писал(а):

для того, чтобы получить большую мощность, придётся увеличивать габаритные размеры сердечника.

Как верно заметил Snegovik, размер ферритовой антенны ни как не соотносится с длиной волны передающегося излучения.
Поэтому если до предела всё идеализировать, то размер ферритовой антенны не обязательно должен быть большим.
Разумеется, если накладывать ограничения, обусловленные реальными материалами, то надо считать, и скорее всего ничего лучше, чем делается на текущий момент (без феррита) не выйдет.

[sin(90-A)]

rascas в сообщении #1400047 писал(а):

размер ферритовой антенны ни как не соотносится с длиной волны передающегося излучения.

Таки да. Высокая магнитная проницаемость ферритов позволяет изготовлять ферритовые антенны с размерами, существенно меньшими, чем у обычной рамочной антенны , при одинаковых индуктируемых в них эдс. Но в этом то и проблема, при работе ф.а. антенны на передачу энергия не может выйти из контура именно благодаря высокой магнитной проницаемости ферритового сердечника.