Как работает антенна?

[RING]

Действительно, коаксиальный кабель подключён в указанные точки. Подключён через СУ - согласующее устройство. Но что значит подключить фидер снизу? оплетку в землю, а центральный проводник к зигзагу? И как тогда здесь будут формироваться противофазные токи, необходимые при горизонтальной поляризации? Более внятной была бы схема ЛПА из двух противофазных полотен с углом между ними 0 градусов, тогда фидер можно было бы подключить к первому общему элементу зигзага через симметрирующий трансформатор.

[Progr]

Добрый день!

Никак не допру по поводу размера антенны, почему мы не можем сделать небольшую антенну для частоты к примеру 5кГц?
Как я понял антенна - это RLC-система, которая может резонировать и за счет этого с относительно слабым по мощности генератором получать высокую мощность излучения?
Т.е. для небольшого куска антенны у нас сильно упадет КПД излучения. Ну, и пофиг, пусть у нас есть 10 метров проволоки и генератор колебаний на 1кВт, 2 конца которого подсоединим к этой проволоке и будем передавать на частоте 5кГц.
Ну, да, резонанса не будет, КПД слабенькое, зато мощность позволяет эту проволоку(антенну) чуть ли не испарить, и что самое главное размер антенны небольшой, не километры, а метры.

[Enman]

вопрос, конечно ни о чём....если всё пофиг, то можешь греть проволоку....при кпд 0,001% на расстоянии 10 м и будешь ловить свою "радиопередачу" при потребляемой мощности 1 кВт....

[Progr]

[uquote="Enman",url="/forum/viewtopic.php?p=3765360#p3765360"]вопрос, конечно ни о чём....если всё пофиг, то можешь греть проволоку....при кпд 0,001% на расстоянии 10 м и будешь ловить свою "радиопередачу" при потребляемой мощности 1 кВт....[/uquote]
Почему на расстоянии 10 метров, а не дальше? Получается даже при резонансе так проволока сильно не нагреется, т.е. не будет такой мощности и не будет создавать таких сильных э/м волн.
С таким генератором э/м волны будут гораздо мощнее.

[Adagumer]

Судя по логике попикстартера к генератору можно вообще ничего не подключать, закоротил выход и дуй мощщУ!

[Progr]

[uquote="Adagumer",url="/forum/viewtopic.php?p=3765365#p3765365"]Судя по логике попикстартера к генератору можно вообще ничего не подключать, закоротил выход и дуй мощщУ![/uquote]
Герц в своих экспериментах по сути так и делал.

Добавлено after 5 minutes 26 seconds:
Я не о том, что я тут пытаюсь Америку открыть, просто хочу понять как физически это происходит, почему именно так, в каком месте я запутался.

[gsmart]

просто хочу понять как физически это происходит, почему именно так, в каком месте я запутался.

Нормальным людям от радиопередатчика требуются большой КПД (от которога зависит дальность приёма/передачи) при минимальной потребляемой мощности, поэтому с учётом КСВ выбираюр соразмерную длинне волны антенну.
По вашей-же логике квартиру можно освещать спиралью от электроплиты на 1 КВт, а не лампой на 60 Вт, ведь спираль плиты тоже немного светится, когда нагреется до красного каления.

[Progr]

Может я не так вопрос сформулировал. Мне интересно почему даже на малом куске провода с мощным генератором не получить дальность излучения как на антенне длиной равной полуволне с генератором на 2-3 порядка по мощности меньше?
Что малый кусок провода излучает э/м волну, что большой кусок излучает туже самую э/м волну - в чем разница помимо резонанса? Получается дело не только в резонансе...
Никак не пойму...

[gsmart]

http://nashol.com/2011041154364/antenni ... mel-k.html

[Progr]

Я пробовал в гугле статьи читать, сразу так и не поймешь, надо месяцами разбираться.
Может вкратце объясните.
Вот картинку прикошачил. Есть 2 провода, один полностью вместить может всю полуволну, другой только кусок(показал стадии волны).
Первый провод будет лучше излучать чем второй, но только не пойму почему, ведь во 2ом тоже волна проходит все стадии.

[anatol378]

Progr, на выходе генератора (усилителя) фаза сигнала всегда равна условному нулю. По вашей картинке - каждый отрезок прикрепляется к нулю, и от него же надо отсчитывать размах сигнала. Т е. оно будет небольшим, а остатки возвращаются в генератор, где складываются с новым значением сигнала. Если питание идет по кабелю длиной кратному половине волны, то на выходе амплитуды прямой волны и отраженной сложатся в противофазе и в антенну поступит пшик.

[сэм]

Для любого излучения (в том числе и звукового) нужно обеспечить ПЛОЩАДЬ излучения. Длинный провод обеспечивает большую площадь ( антенное поле таких проводов еще больщую ), вдобавок легче согласовывать излучатель со средой, путем изменения размеров .

[svic]

Если уж совсем просто, то волна она и в африке волна - попробуйте в пруду "возбудить" большую (длинную и высокую) волну соломинкой (короткой маленькой антенной), вряд-ли чего выйдет, даже если вертеть соломину дизелем от тепловоза (мощным генератором). Другое дело, если взять бревно (большую антенну), полагаю даже руками (хиленькой мощностью) удастся получить относительно не слабые возмущения....
Резонанс нормальной антенны связан не с ея реактивными параметрами (от них зависит импеданс), а с геометрической соразмерностью длины излучаемой/принимаемой волны (завязано на скорость распространения в данной среде).

[As]

...Давайте проще: у антенны есть два параметра, называемые сопротивлением, сопротивление излучения и сопротивление потерь... При уменьшении размера излучателя резко уменьшается сопротивление излучения, а потери растут - поэтому получается неприемлемый КПД... Можно, конечно, изобразить согласующее устройство на сверхпроводниках, или что-нибудь подобное - но даже это полностью проблему согласования не решит, мощность будет тратиться на нагрев, и лишь очень малая часть - на излучение... А вообще, при удачном согласовании, размер антенны большой роли не играет...

[сэм]

Размер и согласование-это вообще разные вещи, спросите у любой женщины

[Progr]

Все, теперь дошло для чего требуется такая длина, спасибо вам!
Еще не все потеряно со мной.

[QRP]

[uquote="Progr",url="/forum/viewtopic.php?p=3765357#p3765357"]Никак не допру по поводу размера антенны, почему мы не можем сделать небольшую антенну для частоты к примеру 5кГц?
Как я понял антенна - это RLC-система, которая может резонировать и за счет этого с относительно слабым по мощности генератором получать высокую мощность излучения?
Т.е. для небольшого куска антенны у нас сильно упадет КПД излучения. Ну, и пофиг, пусть у нас есть 10 метров проволоки и генератор колебаний на 1кВт, 2 конца которого подсоединим к этой проволоке и будем передавать на частоте 5кГц.
Ну, да, резонанса не будет, КПД слабенькое, зато мощность позволяет эту проволоку(антенну) чуть ли не испарить, и что самое главное размер антенны небольшой, не километры, а метры.[/uquote]

а кто сказал что не можем? Сделать маленькую антенну на 5 кГц можно, проблема только в КПД такой антенны.

Резонанс антенне нужен только для того, чтобы накапливать не излучённую часть энергии, а не отражать её назад в передатчик. Если у антенны нет резонанса на нужной частоте, можно добавить LC цепь, чтобы общий резонанс получился на нужной частоте. В этом случае не излучённая часть энергии будет накапливаться в цепи антенна-LC, накапливаясь в ней и циркулируя между антенной и LC цепью. За счёт накопления энергии амплитуда с каждым циклом колебания несущей будет расти, соответственно напряженность полей будет выше и большая часть энергии будет уходить в излучение. Энергия будет накапливаться в системе до тех пор, пока потери не сравняются с подпиткой от передатчика. Но растёт не только излучаемая мощность, но и тепловые потери, т.к. ток в проводнике антенны умножается на число циклов раскачки. Число циклов раскачки за которое происходит это накопление - это добротность этой системы. А LC цепь дополняющая антенну до требуемой резонансной частоты - это согласующее устройство.

От добротности зависит полоса. Причина этого проста - чем больше циклов колебания у антенны на раскачку/затухание, тем более инерционна антенна. Соответственно она медленнее реагирует на модулирующий сигнал. Тоесть ширина полосы модулирующего сигнала у такой антенны более узкая.

Ещё одна проблема маленькой резонансной антенны - это большая напряженность полей рядом с ней. За счёт этого такая антенна более уязвима к потере энергии в ближней зоне. Поэтому маленькая резонансная антенна очень чувствительна к предметам в ближней зоне. Ближняя зона - это расстояние порядка лямбда пополам, но тут на самом деле не всё так просто, ближняя зона состоит из зоны реактивного поля и зоны излучения, размеры которых зависят от размеров антенны и частоты.

Короче, даже если сделать антенну на 5 кГц маленькой, её всёравно нужно располагать на расстоянии лямбда пополам от каких-либо проводников и предметов. Для 5 кГц лямбда пополам в воздухе - это 29979 метров. Т.е. такую антенну нужно держать на расстоянии около 30 км от Земли и каких-либо металлических предметов. Иначе эти предметы и Земля будут высасывать реактивную энергию из антенны и рассеивать её в тепло. Т.е. хоть антенна и маленькая, для её работы нужно громадное пустое пространство вокруг неё.

Ну это в кратце. На самом деле размер ближней зоны зависит от размеров антенны и длины волны:

- размер реактивной зоны: R = 0.62 * sqrt(D^3/лямбда)
- размер зоны излучения: R = 2 * D^2 / лямбда

где D - это максимальный размер антенны в пространстве.

но как бы мы не уменьшали антенну, размер реактивной зоны будет не меньше лямбда / (2*пи). Поэтому антенну можно уменьшать с сохранением КПД, но лишь до некоторых пределов.

Однако уменьшение антенны не делает её сильно мобильной, т.к. пространство ближней зоны вокруг антенны всёравно должно быть пустым, а пространство это достаточно большое, как минимум лямбда / (2*пи), причём тепловые потери у маленькой антенны выше и она более чувствительна к потерям энергии в ближней зоне. Поэтому маленькая антенна не столь эффективна и удобна, как полноразмерная. Хотя для перевозки маленькая антенна может оказатья удобней.

Кроме того, для сильно маленькой антенны нужна очень высокая добротность. Это значит что напряжение и токи в антенне и согласующей цепи будут в тысячи, а то и десятки тысяч раз выше, чем амплитуда сигнала от передатчика. Из-за громадных напряжений и токов будут большие утечки энергии на нагрев и потери в изоляции. Из-за этого слишком маленькая антенна не имеет смысла - у неё будут огромные потери.

Ещё один существенный минус маленькой антенны - напряженности полей рядом с ней настолько огромны (можно считать что они умножаются на величину добротности), что многократно превышают санитарные нормы. Поэтому рядом с такой антенной во время передачи лучше не находиться.

Так, например у широко популярной антенны типа magnetic loop добротность порядка 1000-2000. Это означает, что напряженность электрического и магнитного полей рядом с такой антенной примерно в 100-200 раз выше, чем рядом с полуволновым диполем, у которого средняя добротность около 10.

Грубо говоря, если мощность передатчика 100 Вт, то если напряженность электрического поля рядом с полуволновым диполем будет составлять порядка 700 В/м, то рядом с magnetic loop порядка 70000 В/м, а то и все 200000 В/м (в зависимости от добротности). В то время как санитарная норма 130 В/м. Тоже самое с магнитным полем.

[Progr]

Многое встало на свои места после прочитанных статей, QRP, спасибо!
Что-то подобное находил здесь http://radio.psuti.ru/?p=149 но не смог вникнуть, теоретических пояснений мало.
Получается он свою антенну как-раз и дополнял LC-цепью и из-за раскачки ему приходилось отправлять позывной целых 32 минуты.

[svic]

Не LC, просто L (удлиняющей катушкой). Вариометр это катушка переменной (регулируемой) индуктивности.
Еще раз - любая антенна всегда обладает какой-то емкостью и индуктивностью одновременно, как, впрочем любой отрезок проводника, следовательно является колебательным контуром, имеющим определенную резонансную (когда Zc=ZL) частоту. Включение катушки индуктивности последовательно с индуктивностью антенны (индуктивности складываются) понижает резонансную частоту антенны ("удлиняет" - увеличивает длину волны), последовательное включение емкости (суммарная емкость уменьшается) повышает резонансную частоту ("укорачивает" длину волны).