Измерение параметров антенн

Возникла необходимость измерить усиление коротковолнового штыря над реальной землей. Любой расчет (из имеющегося в наличии софта) дает результат -999дБ под 0 углом к горизонту. На самом деле это не так, ведь связь существует между подобными штырями и земной волной. Буду благодарен если кто нибуть поделится знанием и опытом и вообще всем кому будет интересна эта тема.

да, пора объединить сопутствующие темы в одну тему:

Измерение коэффциента усиления
Вопрос: измерение КПД системы р/ст-СУ-антенна
Измерение волнового сопротивления антенны

Описаный сравнительный способ подходит для сравнительно небольших антенн.Как и метод 2-х или метод 3-х антенн. Я же хочу поговорить о коротковолновых антеннах, работающих в условиях реальной земли.

Усиление антенны показывет во сколько раз плотность потока мощности(ППМ) в измеряемой точке пространства ,отличается от ППМ изотропного излучателя(дБи) или полуволнового вибратора (дБ) - разница на 2.15 дБ.Поскольку на КВ "штырь L/4" у земли, заменить на классический полуволновый вибратор не представляется возможным, остаётся просто посчитать ППМ от изотропа в свободном пространстве, на измеряемой дистанции и сравнить с реально измеренным значением.Ошибки возможны из-за интерференции прямых и отражённых волн ЭМЭнергии.

dinlar
дает результат -999дБ под 0 углом к горизонту

И правильно дает.
Посмотрите ДН штыря -максимум усиления у него под углом 30 градусов к горизонту.




То что вы пытаетесь оценить - 0 градусов - это похоже на поверхностную волну.
Т.е. вдоль поверхности Земли.

Поверхностную волну используют профессионалы.
Это надежная связь.
Но в среде профессионалов штырь рассматривается как
антенна для ближних связей.30-40 км.

Спорили как то полковник-связист и радиолюбитель - до
хрипоты - хорошо что лица остались целы.... :-)
Полковник доказывал - что штырь - антенна для ближней связи - и
правильно -его этому учили профессионалы
а радиолюбитель доказывал - что штырь - это антенна для дальних
связей - это из радиолюбительской практики....
И оба были правы.

dinlar

Усиление обычно определяют в свободном пространстве.
И сравнивают антенны так же в свободном пространстве.

Так же известно что усиление штыря - отрицательное.

Зачем изобретать велосипед.


Хорошая работа *на даль* - это результат излучения под
низким углом к горизонту - а не как не усиления этой
антенны.

А связь между станциями прямой волной - за счет огибания
волной земной поверхности а ни как не излучения под
углом 0 градусов.

Из приведенного выше скрин-шота видно - что основная волна излучается
под некоторым углом к горизонту а под углом 0 град -излучения нет.

А связь прямой волной-все же есть.
Вероятно это побочный продукт не идеальной антенны , не идеальной
линии передачи . Так же из практики скажу - иногда это зависит от
прохождения. Иногда слышны близкие станции - которые не должны
быть слышны. А связь проведена.

Возникла необходимость измерить усиление коротковолнового штыря над реальной землей. Любой расчет (из имеющегося в наличии софта) дает результат -999дБ под 0 углом к горизонту. На самом деле это не так, ведь связь существует между подобными штырями и земной волной. Буду благодарен если кто нибуть поделится знанием и опытом и вообще всем кому будет интересна эта тема.

может, сформулировать задачу несколько иначе?
интересует связь поверхностной волной и способы увеличения дальности этой связи или просто что-то посчитать нужно ради самого расчета?

YuriVR
связь поверхностной волной и способы увеличения дальности этой связи

Это уже тоже известно.
Антенны зенитного излучения.
Перекрывается ближняя зона.

Это уже тоже известно.
Антенны зенитного излучения.
Перекрывается ближняя зона.

зенитная волна – это уже отражение от ионосферы, а речь шла о земной волне
конечно, земной волной не взять 300 км, как зенитом, но зато если нужно километров 30…50, то земная может оказаться и удобнее – не зависеть от ионосферы – это большой плюс
так что нужно уточнить, чего добивается топикстартер

dinlar
Возникла необходимость измерить усиление коротковолнового штыря над реальной землей. Любой расчет (из имеющегося в наличии софта) дает результат -999дБ под 0 углом к горизонту.
Сначала нужно отделить мух от котлет, расчеты или измерения.
Если вам нужно именно посчитать поле поверхностной волны, то возьмите нового (1985 г.в.) Айзенберга "Коротковолновые антенны" и откройте стр.173. Там описана методика строгого расчета вертикального вибратора, расположенного вблизи или на поверхности земли. Расчет основан не на коэффициентах отражения Френеля (то, что в ММАНе и некоторых других программах), а на строгой теории Зоммерфельда.
После расчета множителя Y(u,x), соответствующего вашему случаю, коэффициент усиления вдоль реальной земли будет равен произведению коэффициента усиления вдоль идеальной земли на квадрат Y(u,x), т.е.
Ку реал=Ку идеал* (Y(u,x))^2
Если же вам почему-то нужно именно измерить поле у земли, то учтите, что абсолютные измерения произвести с высокой точностью очень сложно из-за значительной погрешности измерительных компараторов (не менее 2 дБ).

Всем большое спасибо за участие.
По поводу мух и котлет. Конечно мне хотелось бы спрогнозировать бюджет линии связи если известна мощность передатчика, чуствительность приемника, а вот по поводу антенн есть сомнения (были). Рассчитать усиление штыря над идеальной землей нет проблем. А вот пользоваться множителем Y не было опыта. Сейчас попробую восполнить этот пробел и затем продумаю метод измерений. Предположительно воспользоваться для измерений двумя идентичными антеннами на известном расстоянии. Мощность подводимая к одной и принятая другой может быть измерена. Предположительно потери на распространение взять как в свободном пространстве (провомерно ли?). Моделирование в NEC над идеальной землей дает хорошее совпадение с теорией, т.е. усиление 2х четвертьволновых настроенных штырей на различных расстояниях дает близкий результат 4dBi. fil спасибо за наводку, читаю Айзенберга. Если кому есть еще что сказать, прошу.

fil
Уважаемый fil
Аизенберга просмотрел, но такой изящной формулы не нашел.
Может быть поясните как определяется коэффициент Y(u,x).

dinlar
Аизенберга просмотрел, но такой изящной формулы не нашел.
Ёклмн..прст!
И не найдете, я страницу перепутал. Читайте, начиная с 139 стр. Глава 7.3.

Что то вроде никто не упомянул проводимость почвы реальной земли. Просто рисуем 0.25 wl штырь на земле и меняем проводимость почвы под ним... а она может быть такая разная... И диаграммы вдоль земли у вертикала ну очень разные, в зависимости от проводимости почвы.. Почти от нуля до максимума при идеальной почве...
И если кто то и соберет множители в "кучку" для определения усиления КВ штыря над землей-эту "кучку" "множим " на проводимость почвы под антенной.
А это просчитаннй готовый график земной волны, может кому пригодится..из старой военной книжки 56года.
К примеру, ИЗЛУЧЕННЫЕ!! 100мвт наведут 5мкв/м на расстоянии 70км(частота 1мгц)
..

fil
еще раз спасибо за информацию и терпение
Samolet22
проводимость (сигма) и диелектрическая проницаемость (епсилон) являются аргументами аргументов (u,x) функции Y(u,x). Так что они учитываются. График приведеный вами справедлив только для четвертьволнового штыря?

Самолет
Указаная на графике мощность по видимому EIRP то есть произведение подводимой к антенне мощности и усиления антенны . Интересно усиление антенны в направлении под каким углом к горизонту? и еще вопрос для каких параметров земли вычерчен этот график?

Samolet22 спасибо за номограмму! А что ещё есть интересного в вашей книге? Нет ли её копии в электронном виде?

Номограмма номограммой но выше 4...5 МГц надо учитывать мертвую зону.

RadioKoteg ночью да, днём нет. Но оговорюсь, что для земной волны очень важно не быть глубоко в яме, особенно когда рядом пересечённая местность или дома. Опыт из практики

спасибо за номограмму! А что ещё есть интересного в вашей книге? Нет ли её копии в электронном виде?
Вышеприведенный первый график для "наиболее часто встречающейся почвы средней влажности"
е-10 ; о=10 в минус второй степени мо/м
Этот график в очень близкой степени совпадает с моими "играми в радиоволны"....
А книга называется:
В.И. Бекетов, Н.Д.Булатов, В.Т.Кулаков, Р.А.Уланова-"Определение рабочих частот и выбор антенных устройств для короковолновой радиосвязи" Военное Издательство Министерства Обороны Союза ССР
Москва-1959г

Для dinlar: И на Ваш вопрос, "справедлив ли этот график для четвертьволнового штыря"- отвечу, что этот график для уже излученной энергии и чем ее излучали.. может проводом от электродрели... :):)... сие мне не известно... извините за шутку... :) И Вы уже сами ответили на этот вопрос..

А про мертвую зону при земной волне как то странно слышать.... Толко огибание кривизны земли над проводящей почвой...

Из собственнго опыта -"Карат М" и "Недра П" 1935кгц с мощностью передатчика в 500мвт SSB и излученной мощностью в 30-50мвт (и менее ) с 2х метрового штыря легко слышны в лесу на 10 и более км...

Доброе время суток всем!
Вот что мне удалось раскапать у Долуханова в "Распространении..." и Киршенбауме " Практическиу измерения распространения..." и, надеюсь, верно понять. Существует область расстояний от передающей антенны и начинается она с 1.6 ламбды в которой коэффициент распространения блищзок или равен 1, причем мало зависит как от проводимости сигма, так и от дел. проницаемости епсилон. Находясь в этой облости и учитывая замечания "Если же вам почему-то нужно именно измерить поле у земли, то учтите, что абсолютные измерения произвести с высокой точностью очень сложно из-за значительной погрешности измерительных компараторов (не менее 2 дБ)."от fil, можно измерить напряженость поля и пересчитать ее в излучаемую мощность. Подводимую к антенне мощность можно измерить, даже с учетом рассогласования. Зная отношение 2ух мощностей можно вычислить усиление передающей антенны в направлении где напряженность поля была измерена. По поводу процесса измерения. Есть измерительная рамка промереная и с таблицей антенного усиления по частотам и измерительный приемник. На что еще нужно обратить внимание?

dinlar, Вы не учитываете возможность многолучевого распространения.Указанное вами измерение может отражать результат интерфенционной картины поля.Поэтому будет некорректным.

dinlar
Я, честно говоря, так и не понял, что вам нужно. Если расчет поля поверхностной волны на каком то определенном расстоянии, то пользуйтесь методикой хотя бы из Айзенберга.
Если нужно, не понятно зачем, обязательно измерить усиление, то лучше всего пользоваться методом замещения, используя эталонную антенну. Почитайте Здесь.Вы говорите, что рамка у вас откалибрована, вот ее и используйте.
1.Запитайте любую антенну, как передающую. В качестве приемных используйте вашу калиброванную рамку и испытуемую. Поместите их на нужное расстояние в дальней зоне (имеется в виду порядка пары длин волн, учитывая то, что антенны простые). Обе должны быть согласованы с приемником.
2. Измерьте уровень сигнала от обеих антенн.
3. Вставьте аттенюатор в цепь антенны с большим уровнем сигнала. Выравняйте им оба уровня.
4. Прибавьте или вычтите значение аттенюатора к (от) усиления эталонной антенны. Получаете искомое значение.
P.s.
Чтобы не было многолучевости выберите место почище.

fil, чистого места на КВ не найти. Например: один луч -прямая волна,второй - отражённый от почвы в средней части трассы измерения.

uve
один луч -прямая волна,второй - отражённый от почвы в средней части трассы измерения.
Не усложняйте все. Это не релейка. Кроме того, обе антенны имеют примерно одинаковые широкие ДН в вертикальной плоскости, и при таком расположении антенн у поверхности земли геометрическая оптика не работает.

при таком расположении антенн у поверхности земли геометрическая оптика не работает.

Вы действительно уверены,что почва не даёт отражённую волну?

uve
Вы действительно уверены,что почва не даёт отражённую волну?
Я уверен, что почва участвует в распространении волн. Само понятие падающей и отраженной от земли волны корректно в случае применимости метода геометрической оптики, т.к. есть ограничения. Посмотрите того же Айзенберга. В случае низкорасположенных антенн модель распространения аналогична несимметричному излучателю, стоящему на земле без всяких там отраженных волн.

fil,вынужден с Вами согласиться.
P.S.Поясню,автор темы очевидно пытается понять ,какую можно обеспечить связь на КВ поверхностной волной.Для того,чтобы обеспечить дальность 40/50 км,придётся располагать антенны не у земли.И тогда мои сомнения будут оправданы.

Если стоит задача - расчитать расстояние, которое покроет штырь, установленный на какой то высоте, то есть для этого формула Введенского. Это для УКВ. Для КВ это расстояние будет больше, т.к. там еще и дифракция волн будет.