Здравствуйте форумчане.

Имеем:
1.Антенна полуволновой петлевой вибратор (петлевой вибратор Пистолькорса)
2 Антенна волновой канал с полуволновым петлевым вибратором, рефлектором и 1 директором

Вопрос в следующем: у какой антенны напряжение принимаемого сигнала будет выше и почему?

valera_par
Здравствуйте форумчане.

Здравствуйте!

Антенна полуволновой петлевой вибратор (петлевой вибратор Пистолькорса)
2 Антенна волновой канал с полуволновым петлевым вибратором, рефлектором и 1 директором
Вопрос в следующем:
у какой антенны напряжение принимаемого сигнала будет выше и почему.


Ответ в следующем:
Если у волнового канала сломать рефлектор и директор, то напряжение принимаемого сигнала будет одинаковое.

Среднестатистическое - у петлевого.
Потому что ВК имеет преимущество только в телесном угле примерно 100 х 100 градусов

А если сигнал приходит только с направления главного лепестка
- можно считать что случайное с доминантой 6 дб у ВК
Случайное потому что в реальных условиях прямая и отраженные волны
имеют в фазовом центре антенн случайное соотношение фаз.
Или по другому - могут сложиться, могут взаимокомпенсировать друг друга

RA6FOO
Среднестатистическое - у петлевого.

Согласен.

Вопрос в следующем: у какой антенны напряжение принимаемого сигнала будет выше и почему?

Это смотря на какой частоте вы будете принимать. Если вблизи той частоты, на которую волновой канал был настроен,(если настраивался вообще),то в одном из направлений сигнал с волнового канала может оказаться до пяти децибел выше, чем у голого петлевого вибратора. Скорее всего,это как-то связано с влиянием рефлектора и директора на диаграмму направленности. А если принимать на произвольной частоте, то нет особой разницы, какая из этих двух антенн.

А если принимать на произвольной частоте

То вибратор не будет полуволновым, рефлектор - рефлектором и т. д., что находится за рамками условий задачи.

Зато если оставаться в рамках задачи,(близко к резонансу) то при увеличивающейся расстройке у волнового канала первым делом очень быстро начнёт расти задний лепесток, а потом и вовсе диаграмма станет почти круговой.
На графиках Мманы очень хорошо видно, как быстро при расстройке по частоте исчезает направленность, которой так добивались..
А сам петлевой вибратор расстроится попозже, чем директор и рефлектор, ибо он более широкополосный, чем они.

А если еще и в воду опустить, то вообще.

То тогда их размеры могут быть уменьшены в 9 раз.

Это смотря на какой частоте вы будете принимать. Если вблизи той частоты, на которую волновой канал был настроен,(если настраивался вообще),то в одном из направлений сигнал с волнового канала может оказаться выше децибел примерно на пять, чем у голого петлевого вибратора. Скорее всего,это как-то связано с влиянием рефлектора и директора на диаграмму направленности. А если принимать на произвольной частоте, то не будет особой разницы, какая из этих антенн.

Извиняюсь, наверное нужно уточнить.
Антенны настроены и принимают на резонансной частоте, направлены на излучатель главным лепестком.

Почему возник вопрос - я рассуждал так энергия, от передающей антенны, которая излучает одинаково во всех направлениях на неком расстоянии будет распределена на площади сферы. Условно предположим, что на метр квадратный будет падать некое количество энергии. Вот этот квадратный метр и есть наш петлевой вибратор. Теперь возьмем антенну с рефлектором и директором - площадь тоже будет метр квадратный, а значит падать будет такое же количество энергии.
В литературе пишут, что характеристики антенны одинаковые как на прием и на передачу. Я понимаю, что антенна усиливает одинаково и на прием и на передачу.
Почему тогда будет больше напряжение у антенны с рефлектором и директором если количество энергии в обоих случаях будет одинаковое?
Может приемную антенну нужно рассматривать как и передающую, а рефлектор и директор возвращают эту энергию назад?

killer258 То тогда их размеры могут быть уменьшены в 9 раз.
Er зависит от температуры воды, в т.ч. той, которую Вы льете в эту тему

площадь тоже будет метр квадратный, а значит падать будет такое же количество энергии.
Нет. Поищите в книгах или инете " Апертура антенны " (эффективная площадь антенны).

RA6FOO
Спасибо, что направили в нужном направлении.

Для меня самого кое что пока неясно, вернее нет уверенности.
Например два диполя с почти одинаковой диаграммой, но на порядки разной длиной.
Вопрос тот же, что и Ваш (только мощность сигнала вместо напряжения).
fil внесет ясность, подождем его.

два диполя с почти одинаковой диаграммой, но на порядки разной длиной.
Вопрос тот же, что и Ваш (только мощность сигнала вместо напряжения).

по всей видимости, при равной напряжённости поля в точке приёма в длинном диполе должна навестись более высокая ЭДС,(имеется в виду на своей рабочей частоте у каждого) а сопротивление у обоих диполей примерно одинаковое, если полагать, что оба диполя в точности настроены на принимаемые ими частоты. Получается, что и мощность на выходе низкочастотного диполя будет больше.

Вот неплохой материал. http://qrp.ru/articles/56-ra3aae-articles/394-short-ant

valera_par
Мне не совсем понятно, что, собственно, непонятно. Поэтому постараюсь обойтись изложением общих положений.
Все, вроде бы понимают, хотя бы на интуитивном уровне, что чем больше усиление антенны, тем больше мощность можно с нее снять. К сожалению, почти нигде в учебниках не упоминается, что приемная антенна имеет такое же усиление, как такая же передающая, только в том случае, когда она нагружена на сопротивление, равное ее входному в режиме передачи (или на комплексно сопряженное, если входное сопротивление не чисто активное). Это условие совпадает с условием согласования генератора с определенным внутренним сопротивлением и нагрузки.
Отсюда следует:
1. Мощность, отдаваемая правильно нагруженной 3-х элементной Яги, больше в Ку раз, чем у одиночного петлевого вибратора.
2. Напряжение на нагрузке также будет в корень из Ку раз больше в 3-х элементной Яги, но только, если входные сопротивления этих антенн будут равны, т.к. есть подозрение, что входное сопротивление у одиночного вибратора будет повыше. В этом случае, соотношение напряжений будет иное ( но в соответствии с отдаваемыми мощностями).
Был еще вопрос:
Почему возник вопрос - я рассуждал так энергия, от передающей антенны, которая излучает одинаково во всех направлениях на неком расстоянии будет распределена на площади сферы. Условно предположим, что на метр квадратный будет падать некое количество энергии. Вот этот квадратный метр и есть наш петлевой вибратор. Теперь возьмем антенну с рефлектором и директором - площадь тоже будет метр квадратный, а значит падать будет такое же количество энергии.
Это объясняется следующим образом. Токи, наводимые в направленной приемной антенне отличаются от токов в одиночном вибраторе. Эти токи изменяют направление и величину внешних полей вокруг антенны (вектора Пойтинга) таким образом, что в антенну поступает больше мощности внешнего поля. Это эквивалентно увеличению эффективной площади антенны.
RA6FOO
Для меня самого кое что пока неясно, вернее нет уверенности.
Например два диполя с почти одинаковой диаграммой, но на порядки разной длиной.
Опять же, если я правильно понял вопрос.
Здесь похожее объяснение.
Короткий вибратор имеет большую реактивность. При его нагрузке на комплексно сопряженное входному сопротивление образуется резонансный контур с большими реактивными токами, которые сильно изменяют внешнее поле. Т.е., говоря простым языком, значения этих вторичных полей примерно такие же, как в "зоне влияния" вибратора с гораздо большей длиной. Кстати, это явление можно трактовать, как проявление сверхнаправленности короткой антенны (начиная примерно с 0.12 лямбда, уменьшение длины вибратора не приводит к уменьшению КНД).
Думаю, что эту ситуацию можно наглядно смоделировать в ММАНе, выводя значения ближнего поля в соответствующих точках.
Но только приемные антенны нужно правильно нагрузить!

valera_par
Условно предположим, что на метр квадратный будет падать некое количество энергии. Вот этот квадратный метр и есть наш петлевой вибратор. Теперь возьмем антенну с рефлектором и директором - площадь тоже будет метр квадратный, а значит падать будет такое же количество энергии.

Здесь ошибка.
Площадь будет не метр квадратный.

Директор расположен на расстоянии до полволны от вибратора. Он принимает СВОЙ волновой фронт, а вибратор - СВОЙ.
Наведенная ЭДС в директоре вызывает ток в проводнике директора, в результате чего директор становится передатчиком. Т.к. съема мощности с директора нет, то он излучает всю мощность, собранную с этой части пространства.
Получается, что площадь сбора энергии вибратором (петлевым) увеличилась.

И у этого передатчика свой фронт волны, не совпадающий по фазе с "первородным", пришедшим к вибратору без учета влияния директора. В результате формируется диаграмма направленности волнового канала, отличная от диаграммы одиночного вибратора.

Чем больше директоров и рефлекторов, тем больше "местных" передатчиков, и тем интереснее становится диаграмма направленности :))).

fil Опять же, если я правильно понял вопрос.

Не совсем. Давайте пока отвлечемся от потерь.
Я сомневаюсь в истинности такого своего вывода:
" Мощность на согласованной нагрузке приемных антенн
прямо пропорциональна их усилению в том же направлении
на передачу независимо от размеров антенн ".
(что заставляет сомневаться, это то. что усиление элементарного диполя
и полуволнового различаются на проценты, а размеры на много порядков.
При передаче понятно, подвели мощность - вся ушла, при приеме ...).
Как то не смог склеить формулы для уверенности в своем выводе.
Или ошибаюсь, но в чем?
.

усиление элементарного диполя
и полуволнового различаются на проценты,
Просветите, пожалуйста, чем полуволновый вибратор отличается от элементарного. По-моему полуволновый, как и четвертьволновый, волновой и т.д., все являются элементарными, потому что состоят из одного элемента.

Юрик
По-моему полуволновый, как и четвертьволновый, волновой и т.д., все являются элементарными, потому что состоят из одного элемента.

Все просто.
У элементарного диполя ток имеет постоянную величину.
Такое возможно только для диполя с размерами, много меньшими длины волны.

У полуволнового распределениет почти синусоидальное.

Просветите, пожалуйста, чем полуволновый вибратор отличается от элементарного.
Уже просветил, просто прочитать надо было
усиление элементарного диполя и полуволнового различаются на проценты, а размеры на много порядков.

Valery
Спасибо. Всё равно не понял.
У элементарного диполя ток имеет постоянную величину.
А у не элементарного ток как меняется?
Такое возможно только для диполя с размерами, много меньшими длины волны.
А полуволновый вибратор, значит, на много меньше длины волны? Требую уточнения, элементарный вибратор - это какой?
RA6FOO
Уже просветил, просто прочитать надо было
Прочитал конечно, но смысла, простите, не понял.

Юрик
Требую уточнения

Подчиняюсь Вашему требованию и повторно объясняю.

Полуволновой диполь - вибратор длиной полволны.
Элементарный диполь - вибратор, размерами МНОГО меньше длины волны.

Valery
Подчиняюсь Вашему требованию и повторно объясняю.
Спасибо. Но можете и не подчиняться. Ни кто ведь не заставляет.
Элементарный диполь - вибратор, размерами МНОГО меньше длины волны.
Понял. Элементарный вибратор тот, что "много меньше длины волны", то есть - изотропный излучатель. Так бы и написали. А то вокруг, да около. Почему тогда:
усиление элементарного диполя и полуволнового различаются на проценты,
По-моему, два децибела - это далеко не "проценты".

Юрик
Понял. Элементарный вибратор тот, что "много меньше длины волны", то есть - изотропный излучатель. Так бы и написали. А то вокруг, да около.

Так никогда не напишу.

Вокруг и около ходите ВЫ.
(вокруг примитивных понятий АФУ)

Юрик, Вы здесь больше просвещаете, чем спрашиваете.
Причем демонстрируете безграмотность.
усиление элементарного диполя и полуволнового различаются на проценты,
-----------------------------------------------------------------------
По-моему, два децибела - это далеко не "проценты".

В децибелах-процентах для начала разберитесь, -2 дб это 63% по мощности.
Затем разберитесь в разности усилений. Оно 2.14 дби у полуволнового и 1.64 дби
у элементарного, итого разнсть = 0.5 дб или 11% по мощности.
Успехов в арифметике.

fil, ЕГЭвисты затерли своей напористостью мой вопрос ( см. выше) к Вам

RA6FOO
Я сомневаюсь в истинности такого своего вывода:
" Мощность на согласованной нагрузке приемных антенн
прямо пропорциональна их усилению в том же направлении
на передачу независимо от размеров антенн ".
(что заставляет сомневаться, это то. что усиление элементарного диполя
и полуволнового различаются на проценты, а размеры на много порядков.
При передаче понятно, подвели мощность - вся ушла, при приеме ...).
Как то не смог склеить формулы для уверенности в своем выводе.
Или ошибаюсь, но в чем?
А в чем, собственно, сомнения?
Энергетические соотношения следуют из теоремы взаимности.
На вторую часть вопроса, как мне кажется, я ответил в предыдущем посте. Действительно, "на пальцах" это трудно понять. Практикам приходится довольствоваться постулатами из теоремы взаимности. Ну или как-то так, как я объяснял: большие вторичные реактивные токи в настроенном коротком вибраторе изменяют поле в его ближней зоне таким образом, что выделенная мощность практически не меняется при уменьшении длины вибратора.
Теоретикам "проще", они решают уравнения поля при соблюдения граничных условий (Е=0) на поверхности приемного вибратора. Дальше они вычисляют результрующий вектор Пойтинга и получают все эти энергетические соотношения, которые подтверждают теорему взаимности.
Ну а нам, простым людям, проще довольствоваться доступными нашему пониманию объяснениями.
Если же подойти к проблеме с другой стороны, радиотехнической, то имеет место известное явление: для высокодобротной системы можно добиться хорошей энергетики в узкой полосе за счет введения этой системы в резонанс, что мы и проделываем с короткими антеннами. Т.е. за счет резонанса токов короткая приемная антенна как бы собирает мощность первичного поле с такой же площади, как и полноразмерная.

Понятно. Спасибо. Если не трудно, еще вопрос.

Если же подойти к проблеме с другой стороны, радиотехнической, то имеет место
известное явление: для высокодобротной системы можно добиться хорошей энергетики
в узкой полосе за счет введения этой системы в резонанс,

Термин "резонанс" надо понимать как согласование источника (антенны) и нагрузки?
К собственно антенне он имеет отношение? Если да, то в чем смысл?

Я вижу частотные свойства антенны (без потерь) только как изменение входного
сопротивления в той или иной ее точке, диаграммы направленности и .... собственно, всё.
Термин "Резонанс антенны" мне режет слух вообще. И особенно, когда его привязывают
к нулевой реактивности вх. сопротивления и часто вообще даже не в максимуме тока,
а в произвольной точке антенны.

RA6FOO
Термин "резонанс" надо понимать как согласование источника (антенны) и нагрузки?
К собственно антенне он имеет отношение? Если да, то в чем смысл?
Имеется в виду чистая теория линейных цепей. Т.е. у короткой антенны имеем Za=Rа-J*Xа (емкость), где Rа<<Xа. После подключения нагрузки Za=Rа+J*Xа получаем высокодобротный контур, настроенный в резонанс.
Термин "Резонанс антенны" мне режет слух вообще. И особенно, когда его привязывают
к нулевой реактивности вх. сопротивления и часто вообще даже не в максимуме тока,
а в произвольной точке антенны.
Действительно, часто радиолюбители используют этот термин не по назначению, вкладывая в него некий сакральный смысл, считая, что только при этом антенна начинает излучать особенно круто.

fil
у короткой антенны имеем Za=Rа-J*Xа (емкость), где Rа<<Xа. После подключения нагрузки Za=Rа+J*Xа получаем высокодобротный контур, настроенный в резонанс.

И какой получаем резонанс, последовательный? Но ведь последовательный резонанс - резонанс напряжений, а не токов, как Вы написали:

Т.е. за счет резонанса токов короткая приемная антенна как бы собирает мощность первичного поле с такой же площади, как и полноразмерная.