2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки
01/01/18 20:50 UTC: Перешли на HTTPS в тестовом режиме. О проблемах пишите в ЛС cepesh.





Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 11:10 


05/09/16
2450
В закрытой ныне теме «Энергия, вырабатываемая графеновой плёнкой» в задшедшем в офтопик обсуждении в аргументации оппонентов активно использовалась "Теорема Чу".
Как я понял, речь о каких-то ограничениях на параметры антенн, типа если антенна по габаритам меньше чего-то, то какой-то параметр (КСВ?) меньше чего-то хоть ты тресни. А я вот почему-то не помню такого названия теоремы, хотя образование профильное, антенно-фидерное.

Поиск в интернете "Теорема Чу" выдает какой-то треш.

Вопрос: дайте пож-ста ссылку на "Теорему Чу", в которой говорится, что маленькую антенну нельзя сделать хорошей в каком-то смысле.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 11:43 
Заслуженный участник


21/08/10
1482
http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1715038

Вот еще вполне разумная (хотя на мой взгляд слишком длинная) статья про затеи аризонского профессора:

http://jre.cplire.ru/alt/feb14/11/text.html

Теорема Чу дает ограничения на добротность антенны без потерь. Зная добротность (обратный тангенс потерь) элементов, материалов и т.п. можно далее оценить порядок КПД антенны. В пределе, когда размер антенны идет в ноль, КПД тоже идет в ноль (причем довольно быстро, по кубу по меньшей мере). Если, конечно, есть потери. А они всегда есть. Кроме, естественно, случая компьютерных моделей без учета потерь. В компьютерах маленькие и при этом эффективные антенны, хотя бы в принципе, могут быть. В реальной жизни --- нет. Так что кроме компьютера и программы HFSS нужно еще и голову иметь (это не про Вас, а про известного аризонского профессора и его последователей (а таковых много)).

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 12:04 


05/09/16
2450
Alex-Yu в сообщении #1270640 писал(а):
http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1715038

Просят 30 долларов :cry:
Alex-Yu в сообщении #1270640 писал(а):
http://jre.cplire.ru/alt/feb14/11/text.html

Спасибо, читаю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 12:05 
Заслуженный участник


21/08/10
1482
wrest в сообщении #1270635 писал(а):
(КСВ?)



Кстати, про КСВ. Любителям оценивать антенны исключительно по КСВ я обычно саркастически рекомендую использовать в качестве антенны резистор. КСВ будет.... просто блеск. КСВ --- в общем-то параметр довольно второстепенный, характеризующий не столько антенну, сколько взаимодействие антенны с фидером и передатчиком. И КСВ всегда можно сделать идеальным с помощь пары реактивностей. Конечно тут еще много чего, я несколько упрощаю, но в общих чертах.

-- Пт дек 01, 2017 16:06:25 --

wrest в сообщении #1270645 писал(а):
Просят 30 долларов



sci-hub в помощь. Вчера еще работал, сегодня --- не знаю. Его гоняют постоянно, но он пока выживает.

Да, кстати, найдите эту статью в школярном гугле. Там иной раз бывает ссылка на файл в свободном доступе. Особенно для таких знаменитых статей.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 12:17 


01/06/15
528
С.-Петербург
wrest в сообщении #1270635 писал(а):
дайте пож-ста ссылку на "Теорему Чу", в которой говорится, что маленькую антенну нельзя сделать хорошей в каком-то смысле.

Вот подборка статей по теме:


Wheeler, H. A. Fundamental limitations of small antennas / H. A. Wheeler //
Proceedings of the IRE. — 1947.— Vol. 35, no. 12.— Pp. 1479–1484.
http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic0 ... er=1697277 .

Слюсар, В. 60 лет теории электрически малых антенн. некоторые итоги. / В. Слю-
сар // «Электроника:НТБ».— 2006. — № 7. — С. 10–19. Электр. ресурс:
http://www.electronics.ru/issue/2006/7/2 .

Chu, L. J. Phisical limitations of omnidirectional antennas / L. J. Chu // Journal of
Applied Physics. — 1948. — Vol. 19, no. 12.— Pp. 1163–1175.

Harrington,R.F.Effect of antenna size on gain, bandwidth? and efficiency/R.F.Har-
rington // J. Res. Nat. Bur. Stand.— 1960. — Vol. 64-D, no. 1-2.— Pp. 1–12.

Adams R. C. , Hansen P. M. Effect of antenna size on gain, bandwidth? and effi-
ciency/ R.C.Adams, P.M.Hansen//Space and Naval Warfare Systems Center
U.S. Navy. San Diego.— 2004.— Vol. Technical Document 3188, no. 9. — 32 pp.
http://www.spawar.navy.mil/sti/publicat ... 88cond.pdf .

Wang, J. J. H. A critique and new concept on gain bandwidth limita-
tion of omnidirectional antennas / J. J. H. Wang // Presented in PIERS
(Progress In Electromagnetics Research Symposium). Электр. ресурс:
http://www.weo.com/publications/WEO_PIERS2005.pdf

Работоспособность ссылок не обещаю. Если нужны тексты - могу прислать

-- 01.12.2017, 13:30 --

Для начала рекомендую обзорную статью Слюсара. Вот действующая ссылка http://www.electronics.ru/journal/article/789

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 12:45 


05/09/16
2450
Walker_XXI
Спасибо!

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 13:31 
Заслуженный участник


21/08/10
1482
Walker_XXI в сообщении #1270653 писал(а):
Для начала рекомендую обзорную статью Слюсара.



К статьям Слюсара надо подходить с осторожностью. Иногда его заносит. Например, вот здесь: https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q= ... kybIDbi-p3 (особенно последние два пункта в выводах, в конце).

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 13:53 


27/08/16
2657
Критиковалась при помощи этой теоремы, по всей видимости, следующая статья:
Richard W. Ziolkowski, Fellow, IEEE, and Aycan Erentok, "Metamaterial-Based Efficient Electrically Small Antennas": IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 54, NO. 7, JULY 2006
Статья есть на sciхабе.
Также доступен и диссер второго автора статьи (аспиранта?): http://arizona.openrepository.com/arizo ... sip1_m.pdf

Эта статья, конечно, вызывает изумление и вопросы. Авторы не выглядят идиотами, прекрасно знают про теорему Чу и её цитируют, но утверждают, что нашли решение, её превосходящее. Они ошиблись при численном моделировании, или же они нашли способ обойти предположения теоремы Чу, хотя бы, теоретически?

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 13:58 
Заслуженный участник


21/08/10
1482
realeugene в сообщении #1270664 писал(а):
Они ошиблись при численном моделировании, или же они нашли способ обойти предположения теоремы Чу, хотя бы, теоретически?


Нет. Просто им очень хочется денег. И славы. На счет славы (не сиюминутной) не уверен (все равно реально не будет работать никогда), а что срубили и еще срубят бабки --- почти не сомневаюсь. Жулики они обычно при деньгах оказываются...

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 14:12 


27/08/16
2657
Alex-Yu в сообщении #1270666 писал(а):
Нет. Просто им очень хочется денег. И славы.
Вопрос был не об этом. Они в статье утверждают, что их численная модель выдала полосу гораздо шире, чем позволяет теорема Чу. При этом, в теореме Чу они брали в качестве радиуса внешний радиус сферы из метаматериала, а сам метаматериал рассматривали, в том числе, и без потерь. Так что, если эта статья ошибочная, то она ошибочная в самих результатах моделирования, а не в их интерпретации.

По поводу одного места в самой теореме Чу у меня с давних времён остался некоторый червь сомнения. По поводу добротностей отдельных сферических мод, конечно, никаких вопросов быть не может. Но дальше, для получения ограничений добротности антенны в целом, Чу пользуется результатами работы Фано по ограничениям согласования импедансов при помощи реактивных цепей, состоящих из дискретных элементов, насколько я помню. В какой мере это применимо к континуальному случаю?

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 14:20 
Заслуженный участник


21/08/10
1482
realeugene в сообщении #1270668 писал(а):
Они в статье утверждают, что их численная модель выдала полосу гораздо шире, чем позволяет теорема Чу. При этом, в теореме Чу они брали в качестве радиуса внешний радиус сферы из метаматериала, а сам метаматериал рассматривали, в том числе, и без потерь.



Уже прошло время, как я это читал. Но, на сколько помню, энергетическую эффективность они сравнивают с маленьким штыречком без колпака, а не с штырем размером с колпак.

И еще мало ли какие причины могут быть. Той же HFSS можно наполучать каких угодно чудес, если заставить ее работать в не вполне правильном режиме. Это же приближенные численные результаты, некоторая ошибка в них изначально заложена ( с точки зрения полосы тут вообще работает малая разница больших величин --- вещь, как известно, неустойчивая). Тут как с вечным двигателем: да ну на фиг разбираться с каждой конкретной конструкцией, часто весьма изощренной). Не может быть --- и дело с концом.

А вообще я же Вам дал ссылку на статью. Там все очень и очень детально разобрано (с точки зрения антенн метаматериал --- это просто куча пассивных элементов и НИЧЕГО БОЛЕЕ). И с этой точки зрения совсем сомнительно: сама концепция метаматериала ЗДЕСЬ (именно здесь) должна отказать: возле маленьких включений большие реактивные мощности, заменить это на однородный метаматериал --- значит наврать. Точно также, как мы наврем, если заменим маленькую антенну на эту же антенну но тем или иным образом усредненную по большому объему.

-- Пт дек 01, 2017 18:23:44 --

realeugene в сообщении #1270668 писал(а):
В какой мере это применимо к континуальному случаю?



Как только мы разложили на моды, так у нас сразу стал дискретный случай. Правда, с бесконечным числом "элементов". Но трудно себе представить, чтобы эта бесконечность была существенна (иначе все бы очень сильно зависело от мод с большими номерами, т.е. было бы очень неустойчиво к малым возмущениям).

Но главное даже не в этом. Ну пусть даже Вам каким-то способом и удалось это как-то согласовать в большой полосе частот. Что, от этого реактивная мощность вокруг антенны куда-то делась? Нет конечно. Как была, так и осталась. Просто каким-то странным (и скорее всего невозможным) способом скомпенсирована В ТОЧКАХ ПИТАНИЯ. Любой окружающий предмет, оказавшийся в этом поле, тут же внесет потери, радикально гробящие КПД все системы. И, кстати, то же самое про реактивные элементы, с помощью которых вы якобы добились этого замечательного согласования в большой полосе частот. Идеальных-то элементов не бывает. Реальная реактивность может быть заменена идеально только тогда, когда ее собственная добротность много больше добротности цепи, в которую она включена. А тут добротность цепи совершенно астрономического порядка!

Согласование (КСВ) --- это только один, и зачастую не самый важный вопрос. В конце концов всегда, причем запросто, можно получить хорошее согласование и в большой полосе: с помощью цепи с потерями. Толку только от такого согласования... Если при этом вся мощность в согласующем устройстве и гробится.

Вон Walker_XXI выше привел слайды какого-то там доклада... Ах, ты боже мой.... Оказывается теория Чу не годится для антенн с дополнительно внесенными потерями... Кто бы сомневался, что не годится.... Только кому были бы нужны специально угробленные, ради полосы по КСВ, антенны (являющиеся самоочевидной банальностью притом)... При всем при том, что такие "антенны" даже присутствуют на рынке (дураков среди покупателей много, специфический случай широкополосных сигналов, когда на такие потери приходится идти, пожертвовав КПД, я опускаю) Еще один то ли жулик, то ли придурок...

Вообще антенны --- очень специфический раздел радиотехники . Если откинуть довольно старую классику, то вокруг это темы всякой бредятины (чего стОит хотябы Dr.Cabarry с его CFA!) крутится намного больше, чем чего-то разумного. Хорошо, если разумного хотя бы 10 процентов... Дело сложное, покупателям и прочим финансирующим организациям запудрить мозги сравнительно легко... Это к передатчику подключил ваттметр, и все ясно (хотя бы то, что это и вправду передатчик). А с антенной... Да черт ее знает, сколько она на самом деле излучает... Померить можно, но сложно и очень дорого (а денег жалко). Вот этим и пользуются: разводят лохов на бабки с помощью измерения КСВ. Покупатель обычно мало что понимает, но слышал, что КСВ должен быть 1. Ну это сделать и ему продемонстрировать несложно... Хотя я видел случаи, когда даже этого не могут. :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 15:04 


27/08/16
2657
Alex-Yu в сообщении #1270669 писал(а):
Как только мы разложили на моды, так у нас сразу стал дискретный случай.
Пусть снаружи сферы одна дипольная электрическая мода. Которая на границе малой сферы сильно реактивная. Но дальше у нас организована некоторая структура, её согласующая с портом. Которая не совсем подходит под условия Фано.

Интуитивная идея представить эту пространственную структуру кучей индуктивностей и конденсаторов, конечно, мне тоже пришла в голову, и я ей удовлетворился. Сомнения остались в том, что это, всё-таки, всё равно не цепь из работы Фано, так что, это не совсем строго, а значит, возможны неожиданности.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 15:07 
Заслуженный участник


21/08/10
1482
realeugene в сообщении #1270675 писал(а):
Сомнения остались в том,



Сомневаться --- дело полезное. Лишь бы эти сомнения не выдавались за великие прикладные достижения, обещающие всеобщее счастье (а значит автору сомнений нужно срочно дать кучу бабок, а также степеней, званий и прочих "плюшек").

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 15:11 


27/08/16
2657
Alex-Yu в сообщении #1270669 писал(а):
Но, на сколько помню, энергетическую эффективность они сравнивают с маленьким штыречком без колпака, а не с штырем размером с колпак.

Да нет, не совсем. Самое интересное у них - это когда они сравнивают посчитанную ширину полосы с добротностью, следующей из теоремы Чу для сферы, радиус которой равен внешнему радиусу метаматериала. И получают для метаматериала многократно более широкую полосу.

Они подробно описывают свою численную модель. Неужели, никто не перепроверил? Конечно, ошибки при численных расчётах могут быть самыми банальными, вроде некорректной работы HFSS с материалами с отрицательным эпсилоном. Но тем не менее.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема (критерий) Чу
Сообщение01.12.2017, 15:19 
Заслуженный участник


21/08/10
1482
realeugene в сообщении #1270679 писал(а):
Неужели, никто не перепроверил?



Вот Вы этим и займитесь. Ни сколько не сомневаюсь, что при должном старании найдете, в чем дело. Правда, возможно, что сама концепция метаматериала не годится (она же приближенная сама уже по себе). А что, хорошая (и даже очень) работа будет! Только бабок за нее много не дадут. Ибо нет прогресса в бизнес-смысле.

-- Пт дек 01, 2017 19:26:25 --

realeugene в сообщении #1270679 писал(а):
посчитанную ширину полосы с добротностью, следующей из теоремы Чу



А не все ли очень просто??? Аналог. Представим себе, что у нас есть ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ емкость (а что это, если не отрицательная, и при этом постоянная по частоте эпсилон?). Тогда мы коротенькую антенну запросто согласуем в очень широком диапазоне (кстати, КПД при этом все равно будет ни к черту). Просто включив последовательно (а можно и параллельно). Вот только отрицательных емкостей не бывает. Подходящая индуктивность эквивалентна заданной отрицательной емкости. Но только на одной частоте. Метаматериал с отрицательной эпсилон и делается ВНЕДРЕНИЕМ В НЕГО ИНДУКТИВНОСТЕЙ! Сделать отрицательную эпсилон можно, но ТОЛЬКО И ПРИНЦИПИАЛЬНО ТОЛЬКО частотно-зависимую. А при $\epsilon(\omega)$ баланс реактивностей (а значит их компенсация) может быть ТОЛЬКО НА ОДНОЙ ЧАСТОТЕ.

Вроде, это я и понимал, когда Ziolkowsky читал. Просто забыл было, запомнил только то, что это все бредятина. А может сейчас только сообразил. Теперь уже не выяснить... Вроде тогда еще...

В общем все ясно. Полная банальность, совершенно ненужная на практике (во всяком случае не обещающая чудес).

Вспомнил. Тогда еще понимал. И потому наплевал на банальный вопрос о согласовании в полосе и сосредоточился на КПД (от падения КПД это все равно не спасет). КПД с теоремой Чу тоже связан. Выше я писал как.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 28 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: Парджеттер, Pphantom, Aer, photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group