• РЕГИСТРАЦИЯ

Добрались до антенн - немного теории.

38 2124

     Антенна- настолько важная часть радиотракта, что среди радиолюбителей, особенно начинающих и малоопытных, а а также в среде "как бы радиолюителей" - различных нахватавшихся верхушек "знатоков" постоянно ходят легенды о каких то "сверхантеннах", имеющих небольшие размеры, но в силу своей "особой" "засекреченной" конструкции способных принимать сверхслабые сигналы, или излучать сигналы маломощных передатчиков так, как если бы их мощность была увеличена в 10 раз.

     Какой только ахинеи я не наслушался за время своей профессиональной и радиолюбительской деятельности - от ртутных антенн до каких то "диполей " из чуть ли не тазиков, способных принимать сверхдальние сигналы телевизионных передатчиков, антеннах из обручей для хула-хупа, обвитых проволокой и якобы "очищающих " сигнал от помех - и так далее, теперь вот еще и ЕН антенны и антенна Харченко.

     При этом ведь все эти антенны будут излучать и принимать - вопрос только в том, как. В принципе, связь можно вести, причем на довольно большое расстояние, используя простую вязальную спицу вместо антенны, а прием радиосигналов в коротковолновых диапазона - вообще используя гвоздь вместо антенны , либо касаясь антенного гнезда пальцем !

     Другой вопрос, что мы при этом услышим и какой мощности передатчик в этом случае нужно использовать.

     Прежде чем говорить о конструкциях антенн, разберемся , как создаются и излучаются радиоволны.

     Оставим в стороне антенны со специально заданными параметрами, работающие на СВЧ диапазонах (их конструкции и принципа работы сложны и требуют специальных знаний), будем вести разговор о проволочных антеннах радиовещательных диапазонов .

      Любой провод имеет так называемую распределенную индуктивность и емкость, показывающие величину этих параметров на единицу длины. Из их суммы получается емкость и индуктивность всего провода, а раз есть емкость и индуктивность, любой кусок провода можно рассматривать, как колебательный контур, настроенный на определенную частоту.

      При этом закономерность такова: чем толще провод, тем меньше его индуктивность, и тем больше емкость. Конкретные величины можно рассчитать по формулам - (см. http://www.proelectro2.ru/info/id_269)

      Если взять два провода длиной L и расположить их параллельно друг другу на расстоянии, значительно меньшем, чем 1/4 длины волны, мы получим так называемую двухпроводную линию.

     Связав эту линию с источником ВЧ колебаний, мы можем провести эксперименты, по результатам которых можно убедиться, что по ней распространяются волны, причем длина волны их будет равна приблизительно (с определенными поправками) длине этой волны в атмосфере.

     Изображенное на рисунке устройство называется двухпроводная измерительная линия. С ее помощью можно измерить длину волны генерируемых генератором колебаний, которые поступают на нее через петлю Е.

     Если с помощью перемычки В замкнуть провода и передвигать перемычку вдоль линии, то на индикаторе мы увидим изменение показаний, которые будут изменяться от некоего максимума до нуоя (или минимума показаний - в зависимости от конструкции линии ). Происходит это потому, что при закорачивании линии в одних точках она отбирает мощность ЭМ поля , и показания индикатора падают, в других же перемычка никакого существенного влияния не оказывает, мощность не отбирается, и показания остаются макимальными.  Измерив расстояние между двумя минимумами (или максимумами) , мы получим расстояние , равное половине длины волны генерируемых колебаний .

     Происходит это потому, что у нас разомкнутая линия и в ней установился режим так называемых стоячих волн, при котором на линии существуют максимумы и минимумы тока и напряжения. Максимум называется пучностью, минимум - узлом . При этом пучности напряжения  и тока сдвинуты на 90 градусов относительно друг друга - в точке пучности напряжения находится узел тока, и наоборот.

     Полностью описание линии и как работать с ней можно прочитать по ссылке

http://cxema.my1.ru/publ/radiosvjaz/transivery/azbuka_skhemotekhniki_ukv_apparatura_pribory_dlja_nastrojki_ukv_apparatury_2/56-1-0-4008

     Из этого эксперимента можно узнать следующее - если мы возьмем четвертьволновый отрезок двухпроводной линии и подключим его к ВЧ генератору так, что в точках питания будет узел напряжения, то на концах установится узел тока.

     Однако, такой отрезок линии , если подключить его к передатчику, не будет излучать электромагнитные волны . Дело в том, что он обладает так называемом свойством "квазистационарности" - при происходящих в нем процессах токи, электрические и магнитные поля проводов уравновешивают друг друга , и вся энергия возвращается в генератор , частично рассеиваясь в пучностях напряжения на диэлектриках, и в пучностях тока на сопротивлении проводов, приводя к их нагреванию .

Это приводит к перегреву выходных элементов генератора ВЧ (выходных транзисторов или ламп передатчика), обычно в таких случаях говорят - "Большой КСВ на выходе (в антенне)"

"Квазистационарность" такое состояние системы, при котором происходящие внутри нее процессы компенсируют друг друга, не требуя энергии, кроме необходимой на компенсацию потерь, и не отдавая никакой энергии во внешнюю среду (цепь) . Слово и обьяснение мудреные, однако понять это легко, если представить себе колонию бактерий из 100 миллионов клеток. Каждую минуту 1 миллион клеток погибает, но вследствии деления возникает миллион новых, то есть скорость гибели и появления новых клеток равны. Система находится в равновесии, ей необходимо лишь подводить воздух и питательную среду для компенсации потерь - питания делящихся клеток. Это и есть состояние квазистационарности.

Если же при тех же условиях за то же время будет появляться больше клеток - погибло миллион, образовалось два ) то есть, скорость одного процесса будет больше скорости другого значит, система вышла за пределы квазистационарности и нарушает равновесие.

Вернемся к антеннам .

Если взять описанный выше четвертьволновый отрезок линии, и развернуть провода так, чтобы они оказались на одной прямой, мы получим самую распространенную антенну - полуволновый диполь, или полуволновый вибратор.

Здесь а)- полуволновый диполь, получающийся из четвертьволнового отрезка двухпроводной линии; б) - распределение тока (i) и напряжения (u) вдоль диполя.

Видно, что в точках питания распределяется пучность тока и узел напряжения, на концах - наоборот.

В диполе условие квазистационарности нарушается - при таких размерах и расположении плеч образование электромагнитного поля диполя происходит с некоторым опозданием относительно того, что обеспечивало этот режим. Происходит это из -за того, что распространение электромагнитного поля происходит с конечной скоростью, которая не может превышать скорость света.

Диполь, как я уже писал выше, представляет из себя колебательный контур, и его половинки обладают емкостью - как между половинками диполя, так и между диполем и землей. Если Вибратор находится на большой высоте от земли, более 1 длины волны, она уже мало влияет на процесс образования волны.

Говоря об "излучении антенн", мало кто из "знатоков" знает, что сама антенна , ее провод ничего не излучает, никаких волн, а лишь создает вокруг себя электрическое и магнитное поля, которыее и возбуждают в дальнейшем в окружающем пространстве переменное электромагнитное поле  - те самые радиоволны, которые и переносят информацию.

При поступлении на антенну ВЧ колебаний, емкость антенны ведет себя как нормальный конденсатор, и между половинками диполя возникает ток смещения. При этом , в отличии от половинок четвертьволновой линии, разные участки половинок вибратора находятся на разном расстоянии друг от друга, и ток смещения между ближними участками возникает , возрастает и падает быстрее , чем на удаленных участках. В пределах ближней зоны эта разница небольшая, и поэтому возникшее в ней электромагнитное поле не является полем излучения. Оно лишь создает вокруг себя следующее "кольцо" электромагнитного поля, а само строго в соответствии с ВЧ колебаниями пульсирует около антенны, возрастая от минимума до максимума и обратно.

Вот это изменение поля ближней зоны и создает ту самую электромагнитную волну, или поле дальней зоны , которая возникает в результате изменения магнитного и электрического полей. При этом возникновение его имеет ту же природу, что и ток смещения конденсатора - магнитное поле порождает электрическое , но это электрическое поле не может быть привязанным к антенне - между ним и антенной есть поле ближней зоны. Если бы скорость распространения полей была бесконечно большой, никакой волны у нас не возникло бы - потому что поля были бы разнофазны , имели бы разные знаки (как в четвертьволновой линии ) и уравновешивали бы друг друга.

Но на самом деле поля распространяются со скоростью света, и создавшееся поле дальней зоны оказывается в одной полярности с полем ближней зоны, которое отталкивает его от антенны. В результате электрическое поле здесь становится вихревым, замкнутым в виде кольца, вокруг которого и возникает магнитное поле . В свою очередь, это первое колебание поля дальней зоны создает следующее, с которым происходит то же самое , и так продолжается на все большем удалении от антенны. Это и есть та самая радиоволна .

То есть, за пределами ближней зоны антенны нарушается условие квазистационарности - поля, создающиеся в этой зоне, не уравновешиваются полями противоположного знака, и в результате остающаяся энергия излучается в виде радиоволны.

Сразу говорю, что на самом деле процессы, приводящие к излучению радиоволн, намного сложнее, их описание требует применения сложных формул, но суть примерно такая . Никакие "быстрые электроны" , "третьи поля" и эфир к образованию радиоволн отношения не имеют.

Да и то сказать, какие могут быть "быстрые электроны" - малейшее повышение скорости их движения привело бы к их столкновениям с атомами кристаллической решетки металла антенны, а выход их за пределы металла невозможен - во первых , энергии, подводимой к антенне, для этого недостаточно, во вторых, это тут же привело бы к появлению слоя плазмы вокруг провода или трубок антенны - что мы обычно не видим.

Можно спорить о том, как образуется волна, но один важный вывод из этого все таки сделать нужно при всех раскладах - размер антенны играет первостепенное значение в процессе образования радиоволны. Именно при соответствующем размере антенны нарушается условие квазистационарности и энергия перестает возвращаться в генератор, а начинает излучаться в пространство.

Да, антенны меньших размеров могут использоваться для работы радиостанций, но только как компромиссные варианты при условии создания искусственных условий для нарушения равновесия .

При том распределении тока и напряжения, которые есть у диполя, максимальные условия для излучения создаются перпендикулярно его полотну.

В результате радиоволны от такой антенны распространяются по траектории в виде тора, этакого бублика, в центре которого находится антенна.

Двухмерная диаграмма направленности такой антенны представляет из себя восьмерку .

       Продолжение следует.

Глобалисты против националистов: гражданская война всемирного масштаба?

Не знаю как на вас, а лично на меня сцена в Американском Конгрессе, когда спикер нижней палаты, демократка Нэнси Пелоси демонстративно разорвала текст обращения Трампа к нации произвела...

Зеленский дозвонился до Путина

Судя по всему в Киеве, и не просто в Киеве, а в президентском офисе, и не кто попало, а сам Зеленский поверил во всемогущество Андрея Ермака, который якобы способен, благодаря личной дружбе с Козаком ...

Трамп начал мстить демпартии и Украине Майдана

После провала попытки импичмента и оправдания Дональда Трампа события начинают разворачиваться стремительно и именно так, как предсказывалось. Фильм про убийства на майдане на One America News в прямо...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Александр Рабин 24 декабря 2019 г. 21:06

    Кто здесь врет ?

    Имеется две публикации:«Северный поток-2» оказалось нечем достраивать            Газопровод «Северный поток-2» оказалось нечем достраивать: судов, которые могли бы завершить проект, у России в настоящее время нет. Об этом сообщает «Интерфакс» со ссылкой на главу Объединенной судостроительной корпорации (ОСК) Алексея Рахманова.Одновременно...
    455
    Александр Рабин 21 декабря 2019 г. 23:09

    Цыплят по осени считают, или рано радуетесь...

                         Руководитель "Нафтогаза" Коболев с радостью сообщил, что США сделали Украине "Прекрасный предновогодний подарок", введя санкции против строительства "Северного потока-2".     Действительно, оператор строительства "Норд Стрим-2" сообщил, что строительство временно ...
    2307
    Александр Рабин 10 декабря 2019 г. 20:18

    Коротко - специально для Владимира Зеленского и его окружения.

               В общем то это должно быть ясно всем, но- видимо, на Украине до этого сами додуматься никак не могут. И поэтому почему то очень настаивают на "получении контроля над границей раньше всего".      Однако - пусть господа отдадут себе отчет - возможно ли это ?     Вспомним, как принималис...
    625
    Александр Рабин 7 ноября 2019 г. 15:37

    К вопросу о "врагах народа" и "антиамериканской истерии".

        На YouTube  фильм находится по ссылке https://www.youtube.com/watch?v=cMhbkb7ws8M...
    688
    Александр Рабин 7 октября 2019 г. 19:09

    Прошу запретить..... А хоть понимает , что просит запретить ?

    Некая москвичка Алена Попова подала в Савеловский суд Москвы иск (согласно штампу, принят 2 октября) с требованием признать незаконными действия московского правительства – оно применяет технологии распознавания лиц в городской системе видеонаблюдения, сообщил юрист «Роскомсвободы» Саркис Дарбинян, представляющий интересы Поповой в суде. Обработка биоме...
    1267
    Александр Рабин 19 сентября 2019 г. 22:01

    Поле и физический вакуум.

         Из комментариев, поступивших на мою статью об эфире, ясно, что его проповедники, окопавшиеся на КОНТе , абсолютно не представляют , что вообще то такое - поле и физический вакуум.     По крайней мере, один из них раз 10 задал мне вопрос - что такое, по вашему мнению, поле, и все мои ответы его не устроили - ему нужно б...
    1548
    Александр Рабин 15 сентября 2019 г. 00:27

    Эфир (не медицинский). А его сторонники хоть понимают, что это такое ?

    А в самом деле, "знатоки физики" и их сторонники, когда пытаются доказать, что "эфир существует, а Эйнштейн врет", хоть понимают, о чем идет речь ? В чем отличие "эфирных" теорий и современного научного обьяснения мироздания и электромагнитных явлений? Я на сто процентов уверен, что большая часть из них вообще не представляет, о чем идет ...
    2023
    Александр Рабин 10 сентября 2019 г. 23:43

    Лучше поговорим о плове....

         Я иногда люблю покухарить, особенно приготовить что нибудь из узбекской кухни. В Узбекистане вообще считается что настоящим поваром, истинным "художником кухни" может быть только мужчина, удел женщин, жен - только приготовить что нибудь простенькое.    А Пл-о о в!  Только мужчины - особенно  праздничный.  &nb...
    1856
    Александр Рабин 8 сентября 2019 г. 09:59

    Это интересно: тяжелый грузовик на электроприводе, не требующий топлива и подзарядки.

    В Швейцарии недалеко от города Биль есть цементный завод , сырье на который доставляют из карьера, расположенного выше в горах, на склоне горы Шасраль. Тяжелые грузовики самосвалы ежедневно совершают по 20 рейсов , доставляя сотни тон известняка на завод. На это уходит несколько тонн дизтоплива на каждый грузовик ежедневно. Швейцарцы на...
    1646
    Александр Рабин 7 сентября 2019 г. 22:02

    Конец "дела Благина".

                         За прошедшие дни сентября случилось две вещи - во первых, ко мне наведались сотрудники местного ОВД, как ни удивительно, в связи с делом Благина.     Оказывается, некий его сторонник написал в МВД Татарстана заявление о том, что я, мол на сайте КОНТ и еще где то там в ...
    1739
    Александр Рабин 3 сентября 2019 г. 20:41

    Ошибка Сталина.

           Дюнкерк.В связи с прошедшими годовщинами сразу нескольких событий 80 летней давности в сети, в СМИ вовсю тиражируются заявления об ошибках Сталина , приведших ко Второй мировой войне.     Здесь упоминаются разные варианты - и заключение Договора Молотова- Риббентропа, якобы давшее Гитлеру возможность напасть на П...
    2735
    Александр Рабин 27 августа 2019 г. 19:07

    Физика ЕН антенны и что такое "продольная волна".

            Прежде, чем говорить об ЕН антенне и физике ее работы (а антенна действительно работает так , как она должна работать), нужно представить себе ее устройство.       Опубликовано огромное количество устройств, я даже вчера опубликовал чертежи антенны из кофейных банок, но если отбросить всю шелуху, остается следующее:  &...
    4020
    Александр Рабин 26 августа 2019 г. 20:51

    Конструкция ЕН антенны..... только я здесь ни при чем !

          Собираясь написать о ЕН антеннах, они же "диполь Тесла",они же антенны для связи на НZ волнах ( правда, я точно не знаю, что такое HZ волны - может, ху знает какие-то)  я искал в интернете пару конструкций, наиболее характерных для этих антенн (их уже наопубликовали столько, что сам черт ногу сломит).      И наткнулся на д...
    2076
    Александр Рабин 24 августа 2019 г. 20:37

    Бабочки истории.

              Просматриваю сегодняшнюю ленту Конта. Читаю разных Блондинистых Вить Анисимовых и других страдателей и патриотов России. Естественно, какой великий Путин и каких великих побед он добился. Ничего не имею против Владимира Владимировича, нормальный президент, в России пока нет никого, кто мог бы с ним сравниться ...
    1603
    Александр Рабин 23 августа 2019 г. 22:52

    Антенна ОБ-Е.

          Итак, разберем конкретные антенны, о которых нам прожужжал все уши известный писатель, заслуженный физик , философ и историк науки. Поскольку об ЕН - антенне что разговор поутих, начнем с антенны Харченко, которая ставится в пример как нечто совершенно новое и даже создающее "третье поле". Кстати, насчет последнего - даже если какая то анте...
    3498
    Александр Рабин 18 августа 2019 г. 15:01

    Итак, наконец мы добираемся до радиоволн и антенн.

                 Для того, чтобы получить радиоволну, необходимо сгенерировать токи ВЧ, которые, попав в антенну, и приведут к излучению радиоволны.       Собственно, электромагнитные волны будут излучаться при наличии токов любой частоты - даже те же 50 герц создают электромагнитные волны, другой вопрос ...
    2869
    Александр Рабин 17 августа 2019 г. 21:02

    Да когда же это кончится ? Чертов конденсатор....

          Вот это - из моего диалога с одним из "учоных", которые все знают. Курсивом - мои слова, простым текстом - егоЭто у вас что то сдвинуто. Я впервые слышу , что конденсатор "переворачивает фазу". Да , сдвигает фазу тока относительно напряжения на определенный угол, зависящий от емкостиВот тут у кого еще что сдвинуто. Во-первых мы конкр...
    2049
    Александр Рабин 15 августа 2019 г. 22:59

    Магнитное, электрическое и электромагнитное поле. Зародыш антенны.

          Итак, с конденсаторами, баранами и так далее закончили. Думаю, если кто то хотел знать тему, тот понял, ну , а если у человека один эфир в голове, то ничего не поможет.     Суть даже не в эфире, как таковом - кстати, несмотря на проклятия эфирных наркоманов в адрес Эйнштейна, он как раз предлагал называть эфиром п...
    2881
    Александр Рабин 14 августа 2019 г. 20:26

    Физические бараны.

    Прошу меня простить, но другого выхода нет. Пришлось написать эту статью. Итак, задача про баранов:       Представьте себе огромную кошару , в которой содержится куча баранов.     Из нее два выхода - один на север, другой на юг. С северной стороны кошара закрыта воротами, с южной открыта и от нее идет огороженная доро...
    2022
    Александр Рабин 12 августа 2019 г. 20:55

    Ток смещения - для особо упоротых теоретиков "эфира".

           Вот же как, считал, что вроде все написал про ток смещения в прошлой статье, а поди ж ты, есть такие упоротые люди, которые пытаются доказать, что -"нет, не так", при этом сами обьяснить, как на самом деле , не могут.      Придется снова , более подробно повторить все. Итак, мы имеем контур из конденсатора С, источника пита...
    3560
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика