Например TDA7294

Форум РадиоКот :: Просмотр темы - Как работает антенна?
Форум РадиоКот
http://radiokot.ru/forum/

Как работает антенна?
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=28&t=82083
Страница 3 из 12

Автор:  aen [ Пт дек 28, 2012 15:48:51 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Suh писал(а):
Что есть резонансная атенна?
Не важно как Вы резонанса добьетесь.
Или полотном или внешними реактивностями.
Про это коротко здесь посмотрите.
viewtopic.php?p=1172525#p1172525
aen писал(а):
Что бы антенна нагружала передатчик, т.е. чтобы мощность развиваемая передатчиком поступала в антенну, ее нужно настраивать в резонанс, что бы её сопротивление на данной частоте было чисто активным.
Если антенна короткая, то включать через удлиняющую катушку.

Изображение

Или делать емкостной шунт вверху.

Изображение

Само собой если антенна длиннее четверти длины волны, то её нужно включить через укорачивающую ёмкость, но это в жуках вряд ли встретится.

Изображение


Автор:  a_klyuev [ Пт дек 28, 2012 16:25:08 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Suh писал(а):
...Что есть резонансная атенна?
- у которой резонанс определяется L , C полотна ?
- или у которой длина полотна кратна 0,25; 0,5; 1,0;… длины волны?

А вот и давайте разберемся.
Поскольку предыдущий оратор счел унизительным для себя закончить расчеты, попробую за него закончить я.

Исходные условия - как я писал выше, в з.4.
Искомая емкость: 2*pi*sigma*sigma0 / ln(2*l/R) = 2 * 3,14 * 8,8542x10^-12 * 1,00059 / ln(2 * 10 / 0.001) = 5,6 пф.
Искомая индуктивность: l * u0/(2*pi) * (u * ln(l/R) + 1/4 * uCu) = 10 * 1.256637x10^-6 / (2*3,14) * (1,00000037 * ln(10/0,001) + 1/4 * 0,999994) = 18,92 мкГн.
Резонансная частота: F = 1 / 2 * pi * sqrt(L * C) = 1 / 2 * 3,14 * sqrt(5,62x10^-12 * 1,892 * 10^-5) = 15433109 Гц = 15,433 МГц.
Длина волны: C / F = 299792458 / 15433109 = 19,43 м.

Реальная антенна, конечно будет несколько отличаться от расчетов, за счет окружающей обстановки, НО:
Цифры говорят сами за себя: Резонансная антенна - такая антенна, у которой резонанс определяется L,C полотна И ее длина РАВНА 0,5 длины волны.

Автор:  Suh [ Сб дек 29, 2012 04:22:36 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Господа! Призываю не ругаться, и не обижаться. Извилина у меня не очень… , но не стреляться же, из-за таких пустяков.

Сомнения у меня.

- не понимаю формулу расчета ёмкости. Тоньше провод – больше
ёмкость?
- у коллеги rustot получилось 62,5 пФ, у вас 5,6 пФ. Где косяк?
- а если длина полотна 1,0 волны - это не резонансная антенна? Будет
излучать менее эффективно?
- у петлевого полуволнового вибратора емкость и индуктивность будут
ОЧЕНЬ другие, а резонанс всё равно при 0,5 волны! Почему?

Автор:  a_klyuev [ Сб дек 29, 2012 07:29:35 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Suh писал(а):
- не понимаю формулу расчета ёмкости. Тоньше провод – больше ёмкость?

Наоборот.

Suh писал(а):
- у коллеги rustot получилось 62,5 пФ, у вас 5,6 пФ. Где косяк?

у коллеги rustot... :facepalm:

Suh писал(а):
- а если длина полотна 1,0 волны - это не резонансная антенна? Будет излучать менее эффективно?

Резонансная, только ее резонанс ниже по частоте.Излучать конечно же будет, при условии согласования сопротивлений.
Вообще "коллега rustot"(c)Suh - прав: излучать будет любой кусок провода, если его согласовать. Но об эффективности такой антенны не может быть и речи...

Suh писал(а):
- у петлевого полуволнового вибратора емкость и индуктивность будут ОЧЕНЬ другие, а резонанс всё равно при 0,5 волны! Почему?

Потому, что петлевой вибратор можно рассматривать как два полуволновых, соединенных параллельно. Отсюда индуктивность - меньше, емкость - больше, резонанс так же при 0.5 волны, а входное сопротивление и полоса пропускания - выше.

Автор:  Suh [ Сб дек 29, 2012 07:47:53 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

В формуле, длина – в числителе, радиус - в знаменателе. Отсюда и вопрос.

Автор:  a_klyuev [ Сб дек 29, 2012 08:14:01 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Suh писал(а):
В формуле, длина – в числителе, радиус - в знаменателе. Отсюда и вопрос.

А все это под логарифмом.

Автор:  Suh [ Сб дек 29, 2012 11:52:22 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Глубоко извиняюсь, господа!
Если, через логарифм, вычисляется ПОГОННАЯ ёмкость, то всё проясняется.
И становится понятна разница в 10 раз. Коллега a_klyuev , вероятно, забыл умножить её на ДЛИНУ проводника, по тому, ЕГО формула вызвала у меня СОМНЕНИЯ.
А если поверить результату коллеги rustot , то резонанс по L, C не будет совпадать по резонансу с относительной длиной полотна.
А где ПРАВДА?

Автор:  a_klyuev [ Сб дек 29, 2012 12:32:37 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Suh писал(а):
Если, через логарифм, вычисляется ПОГОННАЯ ёмкость, то всё проясняется.
И становится понятна разница в 10 раз. Коллега a_klyuev , вероятно, забыл умножить её на ДЛИНУ проводника, по тому, ЕГО формула вызвала у меня СОМНЕНИЯ.

Прошу прощения, мой полосатый собрат Suh, Вы абсолютно правы. Более того, в расчете индуктивности у меня тоже косяк, и тоже в 10 раз.
Позже разберусь, в чем дело.
Для прояснения ситуации предлагаю пока упрощенные формулы, без учета диаметра проводника и высоты подвеса:
C = 2*sigma0*l/pi = 2 * 8,8542x10^-12 * 10 / 3,14 = 56,3 пф
L = u0 * l / (2 * pi) = 1,256637x10^-6 * 10 / (2 * 3,14) = 2 мкГн
F = 1 / (2 * pi * sqrt(L*C)) = 1 / (2 * 3,14 * sqrt(0,000002 * 5,6368x10^-11)) = 14,99 Мгц
Лямбда = C / F = 299792458 / 14989623 = 19,(9) м.

Как видите, цифры слегка отличаются, но тем не менее, мой вывод не изменяют.

Автор:  kotorobot [ Пн дек 31, 2012 14:49:40 ]
Заголовок сообщения:  Re: Мелкие вопросы по теории

Вот скажите, пожалуйста!
1. Почему длина антенны должна быть в идеале равной длине волны.
2. Почему чем выше частота тока, тем лучше для передачи. Иными словами почему на низкой частоте тока передача невозможна.



Сюда перенес.
Читайте.

aen

Автор:  svic [ Пн дек 31, 2012 22:03:57 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

1. Ну, не в идеале, а оптимально и не длине волны, а её половине.
2. Передача возможна на любой частоте, ограничения чисто технические.
Чем выше частота - тем выше энергия, излучаемая с единицы поверхности, но и интенсивнее поглощение этой энергии.

Автор:  RA3WSI [ Пн дек 31, 2012 22:09:14 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

1.Самая минимальная длинна антенны при которой она ещё хорошо работает это длинной в четверть длинны волны. :)

СВЧ сильно поглощается к примеру водяным паров в воздухе.
Поэтому дальность связи низкая,но зато размеры антенн малы и проще сделать направленные антенны с большим КУ.

А вот длинные волны могут огибать горы.И практически нет зон неуверенного приёма.Но нужен передатчик с мощной энергетикой.Вот к примеру радиовещательный ДВ передатчик «Талдом» — представляет собой антенную систему для длинноволнового и коротковолнового диапазона радиочастот, расположенную около г. Талдом в посёлке Северный, Россия.
Один из длинноволновых передатчиков работает на частоте 261 килогерц и обладает мощностью 2500 киловатт, являясь самой мощной радиовещательной станцией в мире.
Изображение

Самые дальнобойные это КВ волны.Но там механизм передачи другой,благодаря ионосфере.

Автор:  rustot [ Пн дек 31, 2012 23:55:51 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

насчет зависимости от частоты можно показать так: напряженность поля излучения пропорциональна величине ускорения заряда. скорость заряда пропорциональна величине тока, а вот ускорение гармонически колеблющегося заряда пропорционально произведению тока на частоту.

v = I/p = I0*sin(w*t)/p (p - линейная плотность заряда в проводнике)
a = dv/dt = w*I0*sin(w*t)/p

то есть для одинакового увеличения поля излучения, вместо увеличения тока в N раз можно в N раз увеличить частоту

Автор:  svic [ Вт янв 01, 2013 01:43:34 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Ну вы, кошаки, даёте!
Во-первых всех с Новым Годом!
Далее. Все интересующие нас факторы, в конце концов сводятся к простому факту - чем больше ЭНЕРГИИ мы выплевываем в эфир, тем выше достоверность (качество) полученной (на приёмном конце) информации.
Ну, а энергия, как мы знаем из школьного курса, бывает потенциальной и кинетической. Первая нас мало интересует, поскольку она определяет только начальные условия и не характеризует конечного (практического) результата. Другими словами говоря для нас куда важнее кинетическая энергия - энергия скорости изменения количества движения (электронов, поскоку они имеют массу покоя и можно сопоставить простое Ньютоновское соотношение (Е=mv^2/2). т.е. то, о чем говорит rustot a = dv/dt , однако все эти измышления, мне кажется, выходят за рамки муссируемой темы, и, поэтому, нам бы следует переместиться в соответствующий раздел.

Автор:  aen [ Вт янв 01, 2013 12:53:10 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

svic писал(а):
то, о чем говорит rustot
То, о чем говорит rustot, это просто бездумное и бессмысленное манипулирование формулами, что не дает никакого понятия о работе антенны и автору вопроса нужно просто пропустить все это не читая.

А теперь для автора вопроса.
rentony писал(а):
Объясните пожалуйста как работает антенна, в смысле это же просто провод, току не куда стекать с него
Смысл антенны на самом низком уровне - это получение электромагнитного поля в открытом пространстве.
Далеко распространяться в пространстве может электромагнитное поле, поэтому нам нужно его и получить.
Если взять колебательный контур, то в нем электрическое и магнитное поле существует раздельно.
Электрическое находится в конденсаторе, а магнитное в катушке.

Изображение

Для того, что бы получить электромагнитное поле в открытом пространстве поступили очень просто. Просто развернули обкладки конденсатора и в результате этого получили электромагнитное поле в «одном флаконе».

Изображение

Для того, что бы эффективность такой антенны была хорошей, её открытая емкость должна быть большой, а это ведет к увеличению её размеров.
Одной из обкладок такого открытого конденсатора часто является земля, тогда это выглядит так, как нарисовано на вашей картинке.

Изображение


Впервые способ открытого колебательного для получения электромагнитных волн в пространстве использовал в своих опытах Герц.


А теперь объяснение работы антенны на основе длинной линии, т.к. сейчас именно этой теорией пользуются для объяснения работы антенн.

Длинная линия — регулярная линия электропередачи, длина которой сравнима с длиной волны колебаний, распространяющихся в ней.
В длинной линии емкость и индуктивность распределены по всей длине линии.
Если взять обычную длинную линию например длиной в четверть волны, то т.к. емкость и индуктивность в ней распределены по всей длине линии, то в ней есть электромагнитное поле, но оно сосредоточено между проводами длинной линии и мало выходят наружу.

Изображение

Для того, что бы это электромагнитное поле выходило наружу, т.е. было в открытом пространстве, то эту длинную линию опять же просто развернули и получили полуволновый вибратор.

Изображение

Как видим размер такой антенны должен быть сравним с длиной волны излучаемой генератором и если на УКВ оно составляет единицы метров, то на коротких волнах её размер уже должен быть десятки метров.
С помощью теории длинный линий можно описать любые типы антенн, т.к. большинство ими и является, только конструктивно сделаны так, что бы электромагнитное поле не концентрировалась внутри линии, а выходило в свободное пространство.

Простейший пример модификации длинной линии в виде коаксиального кабеля в котором электромагнитная волна не выходит в свободное пространство, а если только завернуть оплетку кабеля вниз, то электромагнитная волна идущая внутри кабеля окажется в свободном пространстве.

Изображение

Можно и дальше рассматривать разные типы антенн, но все они сводятся к одному, это
получения электромагнитного поля в открытом пространстве.



Еще раз обращаюсь только к автору вопроса.
rentony писал(а):
антенна, в смысле это же просто провод
Если Вы поймете те примитивные основы про антенны, то, что я написал, то это Вам поможет двигаться впоследствии дальше и при желании разбираться в теории антенн на более высоком уровне.

Вложения:
2.png [11.65 KiB]
Скачиваний: 506
5.JPG [5.83 KiB]
Скачиваний: 1607
4.JPG [4.07 KiB]
Скачиваний: 1571
6.JPG [3.36 KiB]
Скачиваний: 1226
3.JPG [5.22 KiB]
Скачиваний: 1380
2.JPG [4.64 KiB]
Скачиваний: 1113

Автор:  Suh [ Вт янв 01, 2013 14:05:43 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Совершенно верно. Для общего понимания процесса, этого достаточно. Айзенберга и Ротхаммеля достаточно для практики. У меня с ними не было разногласий.
Если копать глубже, то без F=mv^2/2 и a = dv/dt , не обойтись.
Однако, пресоловутое движение электронов, вызывает сомнения.
Нутром чувствую, а формулой выразить не могу… :dont_know:

С Новым Годом!

Автор:  YS [ Чт янв 03, 2013 14:08:43 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Ну ОК, щас я расскажу всю правду о том, как работают антенны. :)))

Итак, сначала несколько фундментальных соображений.

1. Ток - направленное движение заряженных частиц. В металлах - электронов.

2. Если заряженная частица движется с ускорением, она излучает Э/М поле.

3. Однименно заряженные частицы отталкивются, разноименно заряженные - притягиваются.

4. Если заряженную частицу поместить в поле, она будет двигаться с ускорением.

Теперь об антеннах. Рассмотрим классический случай - просто провод. Внутри провода насыпаны большие круглые синие электроны. Они заряжены. Но пока внешних воздействий нет, они просто тусят внутри в стиле теплового движения.

Изображение

Теперь создадим у одного конца антенны поле. Электроны начнут двигаться в этом поле, и будут излучать. Электроны двигаются, ток есть, антенна излучает.

Изображение

Поменяем знак поля. Электроны будут двигаться обратно, опять ускоренно, т.к. в поле, антенна опять будет излучать.

Изображение

Вот так, на пальцах. Без формул и "развернутых конденсаторов". :)))

Резюмируем.

1. Ток в антенне и правда есть. Ну и что, электроны двигаются сначала туда, потом обратно? Главное, что направленно.
2. Электроны движутся в ускоряющем поле генератора, и потому излучают, отбирая у него энергию.

Вложения:
ph3.GIF [5.55 KiB]
Скачиваний: 1047
ph2.GIF [5.25 KiB]
Скачиваний: 1374
ph1.GIF [1.44 KiB]
Скачиваний: 955

Автор:  svic [ Чт янв 03, 2013 21:45:04 ]
Заголовок сообщения:  Как работает антенна?

Больная тема, без споров тут никак. Антенна - медиаконвертер энергии ускоренного движения в энергию поля, сущности достаточно туманной. Масса, энергия... В ЦЕРНе пожгли электромагниты на LHC, а результата пока не получили...
Кстати, мы всё про диполи, а ещё имеются и рамки, вибратор квадрата, например....

Автор:  rustot [ Чт янв 03, 2013 23:40:00 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

svic писал(а):
Кстати, мы всё про диполи, а ещё имеются и рамки, вибратор квадрата, например....


вопрос же был не как происходит излучение, а как протекает ток. в замкнутых рамках вроде как с протеканием тока вопросов не возникает

а насчет излучения рамки - описывается все тем же ускорением заряда. у штыря на низких частотах все заряды ускоряются в одном направлении, поэтому если смотреть издалека, все векторы ускорения зарядов совпадают по направлению и складываются. потому штырь замечательно излучает на низких частотах, не резонансных, проблема только разогнать в нем ток на низких частотах

с рамкой хуже - издалека вы видите заряд ускоряющийся вверх на одной стороне рамки но одновременно видите заряд, ускоряющийся вниз на другой стороне рамки и они гасят друг друга почти до нуля. "почти" - потому-что вы находитесь на разном расстоянии от противоположных сторон рамки и потому поля ослаблены чуть по разному, но это слабо помогает на больших расстояниях. другое дело когда частота соотвествтует размерам рамки. тогда вы видите заряд, ускоряющийся вверх на ближней половине рамки и одновременно видите заряд _тоже_ ускоряющийся вверх на дальней стороне, потому-что вы видите его с задержкой, пока поле долетело от дальней до ближней стороны рамки, ток успел смениться на противоположный и они оказались синфазными. поэтому рамки заточены на конкретные частоты, там не просто труднее создать ток другой частоты как в штыре, но даже если вы его создадите нормально излучать она не будет

вообще расчет "как излучает антенна в которой протекают во всех точках такие то токи" совершенно тривиален для сколь угодно сложной антенны, чистая арифметика, просуммировать излучения каждой маленькой частички. проблема как раз рассчитать какие именно токи в ней текут в разных частях. в той же рамке на тех частотах, где она нормально излучает, ток (и его изменение) становятся различным в разных участках рамки, не меняется везде одновременно, что все усложняет

Автор:  Дмитрий [ Чт янв 03, 2013 23:54:25 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

rustot писал(а):
вопрос же был не как происходит излучение, а как протекает ток.
Вопрос был не такой.
Читайте название темы.

"Как работает антенна?"

Как уже говорили выше наша задача получить электромагнитную волну в свободном пространстве.

Ге́нрих Ру́дольф Герц сделал это с помощью открытого колебательного контура.
В настоящее время чаще используют антенны на длинный линиях изменяя их конфигурацию так, что бы электромагнитное поле выходило за пределы такой линии в свободное пространство.
Пример развернутой четвертьволновой линии уже приводили.

А в том случае, когда мы можем получить электромагнитную волну сразу хотя бы в клистроном генераторе, то там нужно просто с помощью волновода эти электромагнитные волны подать на рупорную антенну и в результате этого электромагнитные волны окажутся в свободном пространстве и задача решена.
Вот как мог нарисовал упрощенно передатчик на отражательном клистроне.
В нем сразу получают электромагнитную волну и остается её только выпустить в свободное пространство.
Т.е. в данном случае задача совсем упрощается.
Получили, передали, выпустили в свободное пространство и все без всяких преобразований.

Изображение

Магнетрон рисовать не буду. Это в микроволновке сами смотрите. :)


А все эти манипуляции с формулами вытащенными из Интернета может и интересно для развития воображения того, кто ими манипулирует, но не дают никакого ответа на вопрос поставленный автором.
Объяснить простыми словами сложные вещи намного труднее, чем манипуляция формулами и не нужно считать, что люди объясняющие простыми словами сложные вещи сами имеют знания на этом же уровне. Уровень их думаю не ниже тех, кто тут поднимает крик, что это примитивно, а возможно даже выше критикующих. Просто они умеют снизойти до уровня спрашивающего и говорить просто о сложном и могут помочь спрашивающему пробить стенку непонимания в которую он уткнулся, а дальше уже дело тех, кто задает подобные вопросы.
Спрашивающий может удовлетвориться уровнем ответом или на основе этого ответа разбираться дальше и глубже, но в любом случае он уже не будет стоять перед глухой стеной.

Автор:  rustot [ Пт янв 04, 2013 00:30:45 ]
Заголовок сообщения:  Re: Как работает антенна?

Дмитрий писал(а):
А в том случае, когда мы можем получить электромагнитную волну сразу хотя бы в клистроном генераторе, то там нужно просто с помощью волновода эти электромагнитные волны подать на рупорную антенну и в результате этого электромагнитные волны окажутся в свободном пространстве и задача решена.


только нужно иметь в виду, что это не эта же волна, которую многократно отразили в воловоде и потом выпустили в свободный полет. любое "отражение" волны - это взаимодействие исходной волны с зарядами проводника, вызывающее их ускоренное движение и вследствие этого излучение ими новой волны. новая волна по одним направлениям складывается с исходной в противофазе и гасит ее, по другим направлениям гашения нет и новая волна распространяется. так что в итоге то финальная волна излучена только токами в рупоре, а вся предыдущая система нужна чтобы сформировать эти токи.

но для расчетов всех этих деталей конечно не нужно знать, отразилась, отразилась и полетела - вполне нормально. так же и в оптике никто не рассматривает процесс переизлучения а просто говорят тут вот отразилось, тут вот преломилось, тут вот скорость замедлилась

Страница 3 из 12 Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/