clawermashine

я занимаюсь радиолокационной тематикой,
кстати говоря, ферритовые антенны от SMW имеют 8-ку в диаграмме,
что Вам и надо.

pactor
Из 2000 штук
несмогли набрать 80 одинаковых.
речь о магнитной проницаемости? измеряли: виток провода и в LC-метр?
меня больше потери волнуют.
8-ку в диаграмме
окарался я, у меня скорее ППРЛ, то бишь от классической РЛ далеко. меня вообще только ближнее поле излучения интересует..

Proffessor
hн=0,5*h.

это аналогия с оптимальным согласованием по мощности?
и да,ждем отчета по измерению действующей длины!

Да именно так. Виток и LC-метр.

ближнее поле излучения интересует

тогда тем более антенна от SMW
этож селективный милливольтметр.
он и предназначен для измерения поля ближней зоны.
посмотрите еще антенны серии П5-50 или около того
они измерительные с тарированными характеристиками.

1/Измерение действующей длины антенн c повторителем тока относительно 64mm эталонной антенны
Рамочная антенна с различными значениями входной емкости усилителя.

Здесь резонансы "поют романсы".
Ферритовые антенны разного размера с однокаскадным токовым усилителем Траска:

Уровень собственного шума усилителя на выходе усилителя Vn=0,16uV в полосе 1kHz.
Чувствительность по полю активной антенны равна Es=3*Vn/Leff (при с/ш=10dB).
Для рамочной антенны:

Для ферритовых антенн:

Proffessor
не понял,что за эталонная антенна 64mm.
рамка резонансная?
и почему у "антипомеховой" ФА чувствительность по E выше,чем у рамки.. нет желания добавить "магический" подоплёточный экран 1428?
никогда не работал с кольцами Гельмгольца, представляю себе физическую суть,но могу ошибаться.

clawermashine
Есть такая эталонная антенна, я ее уже описывал в какой-то ветке. Там в пластиковом корпусе 200х200х60мм рамка и усилитель на ОУ ОРА695 (сдвоенный) с батарейным питанием. Рамка одновитковая, медная шина по периметру большого ферритового кольца диаметром 180мм.


Измеряемая рамка нерезонансная, с усилителем Криса Траска.
У ФА чувствительность всегда больше (хуже) чем у рамки, ничего странного нет. Возможно подобмоточный экран и даст эффект подавления местных помех, но сейчас пока не до него. На данном этапе мне надо найти оптимальный конструктивный вариант ФА, чтобы при минимальной массе феррита получить максимальную действующую длину. Пока понятно то, что наибольшая действующая длина получается, если на разных половинах стержня намотаны две одинаковые обмотки и они включены параллельно-синфазно. Токовый усилитель хорош тем, что полностью сглаживает резонансные выбросы, которые присутствуют при согласовании по напряжению, и позволяет увеличивать в большей степени количество витков. Но токовый усилитель имеет слишком большой уровень собственного шума на выходе 21dB*kT (это из-за своего очень большого коэффициента усиления по мощности, порядка 36dB), а если после него будет стоять МШУ с усилением 11dB, то на выходе будет вообще 32dB*kT, а это не стыкуется с приемником, у которого коэффициент шума 15dB. Кроме того, расчет показывает, что получить чувствительность хотя бы 10uV/m в полосе 1kHz можно будет при выходном шуме согласующего усилителя хотя бы 10dB*kT. В общем, надо делать другой усилитель. Пока рассматриваю два варианта:
1/ "перекошенный" усилитель Нортона с пониженным входным сопротивлением
2/ каскад на полевике с общим затвором и с повышающим трансформатором на входе (как у VA3LLZ).
Источник калиброванного магнитного поля Гельмгольца хорош тем, что в пространстве между рамками создает равномерное по напряженности магнитное поле (токи I в рамках одинаковы и текут в одну сторону). При этом расстояние между рамками должно быть равно радиусу рамки R. Напряженность магнитного поля равна H=0,72*I/R.

Proffessor
Вы всё схемотехникой усилителей занимаетесь, а я мудрю,как из антенны магнитное поле выжать.
Вот попытался посмотреть на напряжённость магнитного поля в "ближней зоне".
Антенна всё та же,что и выше в моих сообщениях (с мелкими изменениями). Считаю в двух точках: на частоте собственного резонанса 152.6 МГц, и наугад в точке 75 МГц. верхняя кривая-резонансная.
клик
но я не совсем уверен в правильности эксперимента, потому как волновое вроде как устаканилось, но не равно обычному 377 Ом. то бишь ближняя зона-она где? по формуле лямбда/2пи это 4/2 м для 75/150 МГц.
но в любом случае видно, что разницы с апериодической по сути нету.
волновое

clawermashine
Я так понимаю, моделируете электродинамику процесса излучения.
По идее напряженность поля в резонансном режиме должна быть выше, чем в апериодическом (при условии одинакового уровня возбуждения тока в обмотке).
Рост волнового сопротивления пространства на малом расстоянии должен быть, но гораздо медленнее, чем на графике. А у Вас получается уже на расстоянии полметра электрическая составляющая поля преобладает над магнитной. Как-то неправильно это.

Proffessor
возбуждение разное в меру того, что частоты разные (75 и 152). соответственно разные КСВ. но пока проблемы с резонансом, не могу на одной частоте сравнить.
исправил ошибку, картинки стали такими.
волновые, резонансное снизу
клик
magE и magH, расстояние до 5м. по порядку сверху вниз: magE(152.6), magE(75), magH(152.6), magH(75).
клик

теперь видна разница с резонансной, правда нужна поправка на разные частоты, разное КСВ и разную индуктивность катушки.. работаю над этим.

если смотреть по упрощённым формулам, то дальняя зона это r>lambda/2pi. расчёт ведётся для диполей. для электрически малых антенн я никогда ничего не встречал,но подозреваю,что для них эта формула неверна.
например тут, 75/152 МГц это длина волны 4/2м, или 0.64/0.32м дальняя зона. по графикам я бы сказал, что это скорее 2/1м соответственно.

Оптимальный согласующий МШУ для апериодической ферритовой антенны все-таки должен быть таким, как предложил VA3LLZ для рамочной антенны.
Вот такая схема на двух полевиках 2П903А и трансформаторах дает на выходе мощность собственного шума всего 7dB*kT (измерено) при усилении 24dB и входном сопротивлении 14R.


Участвовали три варианта ФА:
1 вар. на 7 стержнях, стянутых пучком; диаметр пучка ~30mm
обмотка 12 вит. медного провода диаметром 3mm
2 вар. длина сердечника 600mm, диаметр 60mm, сердцевина - текстолитовый стержень диаметром 25mm
обмотка - две полуобмотки по 5 вит медной шины шириной 5mm, шаг намотки 10mm; соединены параллельно
3 вар. длина сердечника 200 mm, диаметр 110mm; сердечник пустотелый, один слой стержней на пластиковой бутылке обмотка - 5+5 вит. Параллельное соединение. Медная шина шириной 5 mm, шаг намотки 10mm



Действующая длина в миллиметрах:

Чувствительность по полю в полосе 1kHz при отношении сигнал/шум 10dB:

Proffessor
Скажите, а как ток 45 мА в плече влияет на феррит в вых трансе?
Если я правильно помню 10 мА при 1.2В феррит уже чувствует, а при 60 мА и 1.2В - феррит перестаёт быть.

1428
Дело в том, что в этих трансформаторах магнитные поля, создаваемые постоянными токами в обмотках, направлены встречно и взаимно компенсируются. А так, в схемах без компенсации для серийных трансформаторов максимально допустимый ток через обмотку 20-30mA.

Proffessor
Калихман говорил, что для апериодических МА СВ ДВ есть смысл применять 1500 феррит.
Есть возможность посмотреть 3В1 или самодельный НЧ ферритовый стержень?

Хотя и так видно, откуда графики растут.
Спасибо весьма познавательно.

1428
Ну это круто, таких стержней у меня нет, разве что взять кучу колец из 2000 феррита и собрать стержень...
Пожалуй, на следующей неделе сделаю двухслойный стержень. Основой будет трубка из 40мм колец 2000НН, обложенная одним слоем стержней 4В1.

Proffessor, надо прибавить вариант4, что бы окончательно ясно было, что к чему:
длина сердечника 10 mm, диаметр 110...mm; сердечник пустотелый ,стержни были :=), обмотка 1...4вит. медного провода диаметром 3...10mm. Как-то так.

Итак, на широкополосной ФА с комбинированным сердечником 80х600mm, составленным из стержней 3B1 и 4B1 получена требуемая потенциальная чувствительность (без учета влияния внешнего шума, по выходу приемника с коэффициентом шума 15dB):

Es=11.2...4.8 uV/m в полосе 1kHz. Действующая длина 0,23-0,49m.
Обнаружилась также хорошая чувствительность к местным помехам. Когда ФА была установлена на крыше, избавиться от наводок удалось правильной ориентацией стержня относительно висящих над крышей сетевых (LAN) кабелей.
Две обмотки по 5 витков включены параллельно. Между ФА и приемником включены последовательно широкополосные МШУ: 1 - согласующий на полевиках 2П903А (схема с общим затвором, я приводил выше), 2- двухкаскадный усилитель 50/50 Ohm по схеме Нортона, 22dB, транзисторы 2N5109.
Как я уже отмечал, уровень шума согласующего усилителя по выходу 7dBkT или 5kT. Это возможно, если коэффициент шума усилителя находится в пределах N=1-2, скажем N=1.5. Серийный образец надо попробовать собрать на арсенид-галлиевых ATF-54143, а то на 2П903 в наше время неприлично.
Интересно сравнить чувствительности по полю с ФА радиовещательных приемников. В старые времена выпускались приемники с встроенной ФА КВ диапазона: "Спорт-2", "Меридиан-201", "Украина-201". Официальные данные по чувствительности в диапазоне КВ этих приемников: "Спорт-2" - 0,3mV/m, "Меридиан" и "Украина" - 0,2mV/m. Если пересчитать из стандартной полосы 9kHz в 1kHz, будет втрое меньше, соответственно 100uV/m и 67uV/m. И это резонансные ФА.

но я не совсем уверен в правильности эксперимента, потому как волновое вроде как устаканилось, но не равно обычному 377 Ом. то бишь ближняя зона-она где? по формуле лямбда/2пи это 4/2 м для 75/150 МГц.

Выведите график вектора Пойнтинга вдоль прямой от центра антенны. Расстояние на котором вектор станет ортогонален плоскости фронта волны и будет концом ближней зоны и началом дальней.
http://www.radioscanner.ru/uploader/2015/poynting.jpg
Сравните, для этой же прямой волновое сопр. пространства( см. скрин) . После полутора метров 377 Ом.
Увеличить

Согласующий усилитель для широкополосной ферритовой антенны на арсенид-галлиевых полевиках ATF-54143/ATF-35143 по схеме с общим затвором , как оказалось - это не совсем просто. Возбуд, который возникает сверху на большом сигнале напрочь губит линейность по интермодуляции. Хотя для первого каскада усиления в длинной цепочке каскадов требования по линейности могут быть послаблены, значения OIP2=40dBm и OIP3=15dBm никуда не годятся.
А вот на транзисторах MMBFJ310 оказался лучше предыдущего на 2П903А, по согласованию с антенной выигрывает на 5 - 10 dB, по шумовой температуре на нижней частоте 1,5MHz даже на 0,7dB меньше шумит, хотя в среднем в интервале 6-30MHz шум у него больше в среднем на 1dB. Параметры OIP3=35dBm и OIP2=62dBm будут по идее маскироваться последующими каскадами, у которых OIP3=48dBm и OIP2=80dBm.

В плечах усилителя по два полевика MMBFJ310 включены впараллель, ток стока каждого транзистора около 20mA. Транзисторы попались с малым начальным током и малым напряжением отсечки (-2...-6,5V допустимый разброс), поэтому токозадающие резисторы в истоках R1 и R2 пришлось уменьшать до 15 Ohm, чтобы получить ток плеча 40mA. Трансформатор T1 не повышает и не понижает, а 1:1. На выходе - двухсекционный трансформатор 16:1. Трансформаторы Т2 и Т3 организуют прямую противофазную связь с истока на затвор для понижения входного сопаротивления. Благодаря им входное сопротивление усилителя составляет 12 Ohm, без них было бы 80 Ohm. Низкое входное сопротивление лучше согласует обмотку антенны с входом усилителя (по току), особенно на нижних частотах и заглаживает возможные резонансные выбросы и провалы АЧХ.
С большой ферритовой болванкой на стержнях из материала 4B1 с четырьмя обмотками по 5 витков (все включены параллельно) получена чувствительность по полю в пределах 4,2-2,2uV/m в полосе 1kHz (плавно спадает на верхних частотах).

Proffessor
Как Вы оцениваете чувствительность и действующую длину уменьшенной в 1,7 раза антенны? ( расход феррита в 4 раза меньше)

Proffessor, я бы поставил резисторы параллельно затворам, ВЧ трансы любят , когда имеют согласование с реальными омическими величинами, на НЧ может и не такое сильное влияние, но на ВЧ должно сказываться..

ats52
я бы поставил резисторы параллельно затворам
Дело в том, что этот усилитель имеет экстремально низкий коэффициент шума, около 1,5 в разах и включение резисторов в сигнальные цепи на входе приводит к значительному возрастанию шума на выходе усилителя. На 5-6dB, проверено на практике.

andory
Как Вы оцениваете чувствительность и действующую длину уменьшенной в 1,7 раза антенны? ( расход феррита в 4 раза меньше)
Просто в уме навскидку оценивать неправильно, можно легко ошибиться, здесь много факторов, которые мы просто упускаем, надо проводить измерения.

Proffessor
получена чувствительность по полю в пределах 4,2-2,2uV/m в полосе 1kHz

Указывать чувствительность – не самый лучший вариант, т.к. сразу возникает вопрос – а при каком соотношении сигнал/шум определяется чувствительность. В РФ любят, как минимум, три значения – 10 дБ, 12 дБ, 20 дБ. Плюс есть еще хитрецы, которые помимо официальной науки любят определять чувствительность при сигнал/шум 0 дБ или 3 дБ, или 6 дБ.
Не проще ли указать уровень шумов в полосе?

YuriVR
Забыл указать: при отношении сигнал/шум 10dB, то бишь по напряжению в три раза. Чвствительность определялась по формуле: Es=SN*Vo/Le, где SN=3 - наше отношение сигнал/шум, Vo - напряжение собственного шума усилителя на его выходе в полосе 1kHz, Le - действющая длина антенны с учетом усилителя.
Почему чувствительность по полю? Дело в том, что надо выполнить определенные требования ТЗ, в котором задана именно чувствительность по полю.

Proffessor
Ну если только Вы не делаете антенный элемент для закопанной ФАР, рассчитанной на работу в зенит, то я бы назвал чувствительность недостаточной.

YuriVR
Я еще не все рассказал. Обмерялся также элемент из двух болванок размером 400мм длина и 80мм диаметр, одна из материала 4В1, вторая 3В1. На каждой по четыре обмотки каждая по пять витков. Расстояние между болванками около 200мм. Все обмотки соединены параллельно. В этом варианте уже получено 2,2...0,6uV/m, хотя для антенны универсального назначения (мониторинг) это тоже может быть недостаточно. Ну как вспомогательная сойдет. Наращивать диаметр витка и массу феррита можно бесконечно, но где-то надо остановиться.

Proffessor
Похоже, 2 антенны из массы феррита будут лучше одной. Знать бы, насколько.
Делаю антенну для паровозов, 400нн ф8х160 получил Q~100, что много. Без нагрузки расчётное значение порядка 200. Хочу уменьшить, сохранив h.

andory
С резонансными ФА сложнее.
Расширить частотную полосу ФА при сохранении добротности и действующей длины можно расположив две одинаковые ФА, настроенные на одну частоту, на небольшом расстоянии, чтобы между ними была магнитная связь. Сигнал снимать с одной из антенн. Изменяя расстояние между стержнями, и тем самым связь между контурами антенн, можно регулировать ширину полосы. Своего рода двухконтурный фильтр. При регулировании магнитной связи будет изменяться резонансная частота антенн, поэтому возможна подстройка.

Proffessor
А минимум у Вас глубокий? А то тут боролся с помехой, пришлось полностью всё переделывать. В итоге помеха с метра ушла ниже шумов, а я уж собрался её компенсировать, слишком большой уровень был. Теперь качество легко проверить, включив телевизор в дежурном режиме. :-)
По двум антеннами с магнитной связью: классика говорит о двухконтурном фильтре с одинаковым входным и выходным сопротивлением, или трёхконтурном. Возможно, удобнее катушка связи на каждой фа. Так и симметрия получится автоматом. А как считать фильтр с разным входным и выходным сопротивлением, пока не очень понятно.

andory
А минимум у Вас глубокий?
Я же рассказывал, что было с выносом антенны на крышу здания. В интервале 1,5-10MHz на спектральной диаграмме были одни шумы дикого уровня, и никаких сигналов. Долго не могли понять, в чем причина, но все же виновник был найден. Над крышей висит кабель LAN. Как только ось болванки ФА была повернута параллельно кабелю, шум практически исчез и на спектре обнажились тепловые шумы атмосферы. Я оцениваю подавление помех не менее 20dB.

Возможно, удобнее катушка связи на каждой фа. Так и симметрия получится автоматом. А как считать фильтр с разным входным и выходным сопротивлением, пока не очень понятно.
Сдвоенную или строенную ФА с магнитной связью можно рассматривать или как несколько связанных контуров, или как классический фильтр на связанных резонаторах. Но рассчитывать такой фильтр это довольно сложно сложно, и к тому же рассчитанные коэффициенты связи надо как-то обеспечить расстояниями между ФА. Поэтому лучше настроить АЧХ антенны на стенде однородного магнитного поля (рамки Гельмгольца), подбирая расстояния между ФА (коэффициенты связи между резонаторами) и подстраивая их резонансные частоты. Получите классическую двугорбую АЧХ, охватывающую (например) диапазон ПРС. Если при заданной неравномерности АЧХ надо обеспечить более широкую полосу пропускания, можно добавлять дополнительные промежуточныеФА-резонаторы. Снимать сигнал со всех стержней ФА нет смысла, все равно выигрыша никакого не будет. А насчет симметрии, ничто не мешает снимать сигнал с обмотки связи симметрично без привязки к земле или с заземленной средней точкой.