Добротність та ККД рамкової антени. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени УКХ

Коментарі до статті

Малогабаритні рамкові антени багато років викликають інтерес радіоаматорів. Останнім часом з'явилися антени, що випускаються промисловістю, дистанційно налаштовані за допомогою КПЕ з моторним приводом.

Загальновідомо, що добротність Q малої (проти довжиною хвилі X) рамки висока, і тому смуга пропускання 2Δf = f 0/Q становить трохи більше від її резонансної частоти f 0. Про ефективність ж (ККД) рамок ходять або легенди, або зовсім недостовірні дані.

У радіоаматорських умовах нескладно виготовити рамкову антену, налаштувати її на потрібну частоту f0 і узгодити з фідером. Легко визначити і смугу пропускання 2 f, хоча б за зростанням модуля вхідного опору в 1,4 рази при розладі на f. КСВ у фідері при цьому змінюється від одиниці на частоті f 0 до 2,6 на частотах f 0 ± Δf. Виявляється, цих даних цілком достатньо, щоб оцінити ефективність побудованої рамкової антени, розміри якої, зрозуміло, теж відомі. Давайте разом із автором виведемо кілька простих формул, які дозволять оцінити ККД. Якщо ж хтось не любить математики, він може просто переглянути закінчення статті з висновками та результатами. Сподіваюся, вони не видадуться йому складними (hi).

Отже, мова піде про "круглу" рамку з периметром р = πD, помітно меншим λ/2 (рис. 1). Індуктивність рамки компенсується ємністю конденсатора налаштування, таким чином, антена налаштовується в резонанс, і її опір стає чисто активним і рівним R∑ + Rn, де R∑ - опір випромінювання; Rn – опір втрат. При цьому в рамці встановлюється кільцевий струм максимальної амплітуди з рівномірним розподілом по периметру. Узгодження з кабелем робиться по-різному: петлею зв'язку, феритовим трансформатором або гамма шлейфом, як на рис. 1.

Наведемо спочатку відомі з теорії антени формули, корисні при розрахунку рамкової антени. Її опір випромінювання R∑ = 20π2р4/λ4, як бачимо, досить мало і швидко падає із зменшенням периметра. Опір втрат теж намагаються зробити малим, оскільки ККД = R∑/(R∑ + Rn).

Добротність рамки, як і звичайного коливального контуру, дорівнює відношенню індуктивного опору резонансної частоти X = 2πf 0L до активного: Q = X/2(R∑ + Rn). Двійка в знаменнику введена для обліку трансформованого до рамки вихідного опору передавача або вхідного опору приймача, рівних (за умовами узгодження) активного опору антени. У антени без втрат (Rn = О, ККД = 100 %) добротність – кінцева величина, оскільки залишаються корисні втрати на випромінювання: Q0 = X/2R∑. Легко також показати, що ККД = Q/Q0.

Для розрахунку індуктивності рамки в літературі запропоновано досить багато формул, які трохи відрізняються числовими коефіцієнтами (абсолютно точної формули не існує, тому що важко врахувати малі ефекти: відмінність форми від кола, кінцевий діаметр дроту, розподіл струму по його поверхні, скін-ефект і т.д. д.). Автор вважає за краще користуватися найбільш простою і досить точною формулою - L = μ0R ln(R/r), де μ0=4π10-7 Гн/м - магнітна константа; R = D/2 і r = d/2 - радіуси відповідно рамки та дроту. Усі розмірності тут – у системі одиниць СІ. Бачимо, що індуктивність прямо пропорційна діаметру рамки D помноженому на коефіцієнт форми β = ln(D/d). Його значення наведено на графіку (рис. 2)

Обчислимо індуктивний опір X = 2πf0L = πf0Lμ0Dβ і перейдемо від частоти до довжини хвилі, враховуючи, що f0 = c/λ. з = 1√μ0/e0(швидкість світла) та √μ0/e0 = 120π (хвильовий опір вільного простору):

Залишилось знайти добротність:

Як і для інших малих антен (див. попередні статті автора на цю тему), добротність виявилася обернено пропорційною кубу лінійних розмірів або обсягу ближнього поля антени. Спростимо формулу: оскільки π ≈ 3 із помилкою не більше 5 %, то запишемо остаточно:

Q0 = β(λ/p)3.

Такою має бути добротність рамкової антени з ККД = 100%. Якщо виміряне значення Q менше (а більше воно теоретично не може бути), то ККД = Q/Q0. Тепер радіоаматори зможуть, розрахувавши за відомим периметром рамки її необхідну добротність Q0 та вимірявши реальну добротність Q, визначити ККД своєї антени.

Автор: Володимир Поляков (RA3AAE), м.Москва

Дивіться інші статті розділу Антени УКХ.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву В Антарктиці виявлено непереможні бактерії 11.02.2012 У морській воді біля берегів Антарктиди виявлено бактерії, стійкі майже всім антибіотиків. Шведські дослідники з університету Упсали взяли зразки морської води на відстані 100-300 метрів від трьох чилійських антарктичних науково-дослідних станцій Bernardo O'Higgins, Arturo Prat та Fildes Bay. Чверть зразків містила кишкові палички, що синтезують фермент бета-лактамазу розширеного спектру, здатний нейтралізувати активність пеніцилінів, цефалоспоринів та інших бета-лактамних антибіотиків. Ці сполуки, основний елемент молекул яких представлений бета-лактамним кільцем, є найпопулярнішими на сьогоднішній день препаратами для лікування бактеріальних інфекцій. Бактерії-носії гена бета-лактамази розширеного спектру ще небезпечніші, ніж знаменитий стійкий до метициліну золотистий стафілокок. Справа в тому, що ген бета-лактамази входить до складу плазмід - мобільних генетичних елементів, що легко передаються між бактеріальними клітинами, у тому числі різних видів. Це значно підвищує ризик спалахів стійких до лікування інфекційних захворювань, таких як епідемія кишкових інфекцій, що відбулася влітку 2011 року, викликана стійкою до антибактеріальних препаратів патогенною кишковою паличкою. Виявлений в Антарктиці варіант гена бета-лактамази, відомий як CTX-M, нерідко зустрічається у бактерій, що населяють організм людини. Тому, швидше за все, стійкі до антибіотиків кишкові палички потрапили у воду внаслідок зливу нечистот із дослідницьких станцій. На користь цього припущення свідчить і те що, що з наближенням до станцій концентрація таких бактерій у питній воді збільшується. Результати недавнього дослідження свідчать про те, що бактерії можуть зберігати ген CTX-M навіть за відсутності антибіотиків у середовищі. Тому існує дуже велика ймовірність, що стійкі мікроорганізми, що потрапили в дику природу, можуть зберігатися в організмах тварин, що виступають в даному випадку як резервуари інфекції. Дослідники встановили, що пінгвіни, які мешкають в безпосередній близькості від антарктичних науково-дослідних станцій, ще не інфіковані бактеріями, які продукують бета-лактамази розширеного спектру. В даний час вони займаються обстеженням чайок, що живуть на тій же території. Примітно, що чайки, що населяють узбережжя Франції, вже помічені в носії стійких мікроорганізмів. Деякі антарктичні дослідницькі станції почали вивозити нечистоти для знезараження. Проте фахівці б'ють на сполох, оскільки виявлення стійких до антибіотиків бактерій біля берегів Антарктиди вказує на те, як далеко, як у прямому, так і переносному значенні слова, зайшла проблема.

Інші цікаві новини:

▪ Титанічний гіперіон

▪ Ефективний сонячний елемент із звичайного кремнію

▪ Ігровий монітор ASUS VG278HV

▪ S2-LP - вузькосмуговий приймач 433/868 МГц

▪ Перовскіт покращує ефективність кремнієвої сонячної батареї

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Автомобіль. Добірка статей

▪ стаття Чисто англійське вбивство. Крилатий вислів

▪ стаття Як впливає на нас раціон нашого харчування? Детальна відповідь

▪ стаття Настільний токарний верстат. Домашня майстерня

▪ стаття Регулятор потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Доопрацювання регулятора потужності настільного світильника. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024