www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы
Сборка кубика Рубика

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Эквивалентность электрических и магнитных антенн

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны. Теория

Комментарии к статье Комментарии к статье

Данная статья, рассматривающая некоторые вопросы электродинамики, представляет не только теоретический интерес, но и приводит к немаловажным практическим выводам, которые могут оказаться полезными при проектировании и расчете антенн для длинных и средних волн, а также при осмыслении особенностей их работы.

Еще основоположник электродинамики и радиотехники Генрих Герц, экспериментируя с различными приемными антеннами в конце XIX века, использовал короткий разрезной вибратор с емкостной нагрузкой на концах в виде шаров или дисков (электрическая антенна) и кольцо из проволоки (магнитная антенна), показанные на рис. 1,а и рис. 1,б. Индикатором поля служил очень маленький разрядный промежуток между клеммами антенны Х-Х.

Эквивалентность электрических и магнитных антенн

В теории антенн широко пользуются понятиями элементарного электрического диполя (диполя Герца) и элементарного магнитного диполя - колечка с током. Обе элементарные антенны малы по сравнению с длиной волны. С развитием теории был сформулирован принцип двойственности, вытекающий из взаимосвязи электрических и магнитных полей. Используя его, А. Пистолькорс в 1944 г. указал на аналогию между вибраторными и щелевыми антеннами [1].

На ДВ электрические антенны выполняются в виде вертикальных проводов или мачте емкостной нагрузкой в верхней части в виде горизонтального провода или сети проводов. Земля на ДВ - хороший проводник, и около нее могут распространяться волны только с вертикальной поляризацией. Поэтому над землей обычно возвышается лишь одна половинка диполя Герца (рис. 1,в), другой половинкой служит ее зеркальное отражение в земле (показано штриховыми линиями). Таким антеннам нужно очень хорошее заземление.

Магнитные антенны выполняются либо в виде небольших рамок, либо совсем маленьких катушек на ферритовом стержне. Магнитным антеннам не нужно заземления, и у них выше помехоустойчивость. Однако эффективность распространенных магнитных антенн очень низка, поэтому они не годятся в качестве передающих. Но не всегда магнитные антенны были маленькими - в начале 20-х годов прошлого века на приемных центрах применялись ДВ рамочные антенны диаметром до 20 м! Интерес к большим рамочным антеннам сохранился и в наши дни, обусловлен он желанием получить от антенны максимальный сигнал, например, для детекторного приемника [3].

Вот и возникает вопрос, какая антенна эффективнее, электрическая или большая рамочная магнитная? И действует ли в этом случае принцип двойственности? Нельзя сказать, что вопрос поставлен впервые - он решался еще в 20-е годы прошлого века, естественно, на уровне знаний и представлений того времени [4]. Ответ был получен исходя из понятия действующей высоты антенны - у электрической антенны она оказалась гораздо больше и ей отдавалось предпочтение.

На ДВ радиолюбителям практически невозможно построить полноразмерную антенну, соизмеримую с длиной волны. Поэтому рассмотрим только малые антенны, используемые в качестве приемных. Антенны разместим у поверхности проводящей земли (рис. 2).

Эквивалентность электрических и магнитных антенн

Слева (рис. 2,а) показаны векторы приходящей от радиостанции электромагнитной волны: напряженности электрического поля Е (поляризация вертикальная), напряженности магнитного поля Н и плотности потока энергии П. Из уравнений Максвелла для волн в свободном пространстве следует, что П = Е · Н, или только для модулей (абсолютных величин) П = Е - Н = Е2/120π .

На рис. 2,б показана электрическая Г-образная антенна в виде вертикального снижения высотой h, нагруженного горизонтальным проводом длиной L. Для облегчения расчетов положим L >> h, тогда почти вся емкость антенны будет сосредоточена между горизонтальным проводом и землей. Ток в любом сечении вертикального проводника будет одинаков, и действующая высота электрической антенны hдэ = h.

Надо заметить, что вертикальное снижение с клеммами Х-Х можно подключить и в любом другом месте горизонтального провода, например, в середине, получив Т-образную антенну. На результатах нашего анализа это никак не скажется. Более того, заземление можно заменить противовесом - отрезком провода длиной L, проложенным по земле (штриховая линия на рис. 2,б). Сильная емкостная связь противовеса с землей обеспечит практически короткое замыкание для высокочастотных токов.

Магнитную антенну (рис. 2,в) выполним в виде прямоугольной одновитко-вой рамки тех же размеров. Нижний провод рамки будет проходить непосредственно у поверхности земли, поэтому его индуктивность будет очень мала по сравнению с индуктивностью верхнего. Отметим, что нижний провод можно заменить двумя заземлениями, но их сопротивление потерь в реальности будет больше сопротивления провода. Действующая высота магнитной антенны составит hдм = 2πS/λ = kS, где S - площадь рамки; к = 2π/λ .

Вывести эту формулу просто: на вертикальных сторонах рамки наводится ЭДС, равная Eh, причем на дальней (правой) стороне рамки ЭДС отстает по фазе на малый угол kL. ЭДС на клеммах Х-Х составит EhkL. Поскольку S = hL. получаем hдм = kS. Учитывая, что L<<λ , становится ясно, что действующая высота рамки hдм намного меньше hдэ. Для обеих антенн ЭДС, развиваемая на клеммах Х-Х, составляет Еhд, вот поэтому в [4] и было отдано предпочтение электрическим антеннам, так как они развивают большую ЭДС.

Но эффективность антенн надо оценивать не ЭДС (в конце концов, ее можно повысить обычным трансформатором), а мощностью сигнала, снимаемого с антенны при данной напряженности поля. Максимальная мощность снимается при согласовании нагрузки с источником сигнала (антенной). Согласование, в свою очередь, состоит в том, чтобы реактивное сопротивление нагрузки было равно по абсолютной величине, но обратно по знаку реактивному сопротивлению источника, а их активные сопротивления были просто равны.

Первую часть условия согласования (компенсацию реактивностей) можно выполнить, включив последовательно с нагрузкой r реактивное сопротивление -jX, как показано на рис. 3. Для электрической антенны это будет индуктивность, компенсирующая емкость антенны, а для магнитной - емкость, компенсирующая индуктивность рамки. Такая компенсация, собственно, и означает настройку антенны в резонанс на частоту принимаемой радиостанции. Эквивалентные схемы колебательных контуров, образованных электрической и магнитной антеннами, показаны соответственно на рис. 4,а и рис. 4,б.

Эквивалентность электрических и магнитных антенн

Вторую часть условия согласования - равенство активных сопротивлений источника и нагрузки - нам выполнить не удастся. Дело в том, что активное сопротивление идеальной (без потерь) антенны - это ее сопротивление излучения. Для наших антенн оно очень мало из-за малости их размеров, поэтому даже не будем приводить формул. Если выбрать такое же малое сопротивление нагрузки, то добротность контура (рис. 4) получится слишком высокой, а полоса пропускания - слишком узкой для сигнала радиовещательной станции.

Придется выбрать сопротивление нагрузки r исходя из необходимой добротности контура Q. Например, если мы собираемся принимать радиостанцию "Маяк" на частоте 198 кГц, то добротность контура должна быть не более 20, чтобы обеспечить полосу пропускания порядка 10 кГц. Добротность и определит величину активного сопротивления нагрузки r = X/Q, а малым активным сопротивлением антенны теперь можно будет пренебречь. Практически неудобно включать малое нагрузочное сопротивление последовательно в антенный контур, гораздо лучше подключить его параллельно контуру, как показано на рис. 4,в и рис. 4,г. Параллельное сопротивление R составит XQ, а формула пересчета выглядит так: R = Х2/r.

Мощность, развиваемая антенной в выбранном таким образом нагрузочном сопротивлении, составит Р = (Еhд)2/r, а r определяется реактивным сопротивлением антенны X и добротностью Q. Итак, теперь нам необходимо вычислить реактивное сопротивление обеих антенн: Хэ = 1 /ωСант - для электрической и Хм =ωLант - для магнитной. Учитывая наше допущение L>> h, проще всего воспользоваться формулами для разомкнутой и замкнутой на конце длинных линий: Хэ = W·ctgL = W/tgkL и Хм = W · tgkL. Ввиду малости значения kL тангенсы можно заменить их аргументами, тогда Хэ = W/kL и Хм = WkL.

Волновое сопротивление линии W= (L/C)1/2 находится по формуле (с учетом проводящей земли) W = 60 ln(h/d), где натуральный логарифм берется от отношения расстояния между проводом и землей h к диаметру провода d.

Из приведенных формул рассчитаем мощность, отдаваемую электрической антенной: Р = (Еhде)2 Q/Хэ = E2Qkh2L/W. Сделаем то же для магнитной антенны: Р = (Еhдм)2 Q/Xм, = E2Qkh2L/W. Получилась та же самая формула, что и доказывает одинаковую эффективность малых электрической и магнитной антенн. В выбранных нами условиях они отдают равные мощности при одинаковых размерах. Логично предположить, что закономерность имеет более общий характер и принцип двойственности работает всегда.

Посмотрим теперь, целесообразно ли использовать многовитковые рамки. Намотав N витков при тех же размерах, мы получим в N раз большую ЭДС, но реактивное сопротивление X увеличится в N2 раз, поскольку индуктивность пропорциональна квадрату числа витков. Во столько же раз придется увеличить и сопротивление нагрузки, сохраняя прежней добротность Q. В результате мощность, отдаваемая антенной, не изменится. Таким образом, использование многовитковой рамки - это всего лишь способ трансформации сопротивлений, но не путь увеличения эффективности.

Полученная нами формула для мощности, отдаваемой антенной, заслуживает более подробного анализа. Прежде всего, мощность Р пропорциональна квадрату напряженности поля Е, т. е. плотности потока энергии. Этот результат уже был получен в [5] для идеальной антенны без потерь при согласовании нагрузки с ее сопротивлением излучения. Напомним выведенную там формулу: Рo = Е2λ2/6400. Теперь мы его получили для рассогласованной антенны.

Зависимость от длины волны λ теперь другая, λ стоит в знаменателе, входя в формулу через волновое число к, однако если выразить размеры антенны в длинах волн, то прежняя зависимость от длины волны восстановится. Таким образом, если размеры антенны h и L фиксированы (в метрах), то выгоднее использовать более короткие волны. Если же зафиксировать размеры антенны в длинах волн, т. е. изменять антенну пропорционально λ, то выгоднее длинные и сверхдлинные.

Чтобы получить от антенны максимальную мощность, целесообразно:

- понизить волновое сопротивление антенны W, что практически делается увеличением емкости и понижением индуктивности антенны путем соединения нескольких параллельных и разнесенных в пространстве проводов;

- увеличить добротность антенной системы Q, выбирая соответствующую нагрузку и снижая потери в "земле", изоляторах и проводниках;

- увеличить объем, занимаемый полем антенны.

Последний пункт нуждается в пояснениях. На рис. 5 показана конфигурация силовых линий как электрического (сплошные линии), так и магнитного поля антенны (штриховые линии). Антенна показана с торца, и видно, что ширина пространства, где силовые линии наиболее густы, получается порядка h. Поэтому произведение h2L - объем, в котором преимущественно сосредоточены поля антенны. Именно этот объем и выгодно увеличивать.

Эквивалентность электрических и магнитных антенн

Для иллюстрации всего сказанного приведем один практический ориентировочный расчет электрической и магнитной антенн по рис. 2,б и в. Антенна высотой h = 10 м и длиной L = 30 м. Длина волны λ = 1500 м, добротность антенного контура Q = 20. При напряженности поля Е = 0,1 В/м мощность, снимаемая с обоих антенн, составит около 5 мВт, что вполне достаточно для громкоговорящего детекторного приема. В то же время условия согласования и нагрузки антенн будут совершенно разными.

Волновое сопротивление линии, образованной горизонтальным проводом антенны над землей при диаметре провода 1 мм, составит W = 60 In104 = 550 Ом, а кL = 0,125. Это дает Хэ = 550/0,125 = 4,4 кОм, а Хм = 550 0,125 = 70 Ом. Таким же должно быть и реактивное сопротивление компенсирующей катушки для электрической антенны (индуктивность L - около 3 мГн) и компенсирующего конденсатора для магнитной (емкость около 10 000 пФ). Соответственно сопротивление антенного контура при резонансе получится (надо умножить на добротность) 88 и 1,4 кОм. Именно такое сопротивление нагрузки R, или входное сопротивление детектора, и должно нагружать контур. С электрической антенной не обойтись без элементов согласования [6]. С магнитной антенной проще - детектор с низким входным сопротивлением можно подключить непосредственно к конденсатору С.

Литература

  1. Белоцерковский Г. Б. Антенны. - М.: Оборонгиз, 1956.
  2. Поляков В. Радиоприемные антенны. - Радио, 1998, № 2. с. 60.
  3. Беседин В. Еще один... - Радиолюбитель, 1994, № 6, с. 34, 35.
  4. Слепян Л. Расчет приемных рамок. - Радиолюбитель (Радио), 1925, № 10, с. 224, 225.
  5. Поляков В. О питании радиоприемников "свободной энергией". - Радио, 1997, № 1, с. 22, 23.
  6. Поляков В. Усовершенствование детекторного приемника. - Радио, 2001, № 1, с. 52, 53.

Автор: В.Поляков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Антенны. Теория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы КВ журнал 1997 (архив за год)

журналы Наука и жизнь 1993 (архив за год)

книга Современные комплектные трансформаторные подстанции и распределительные устройства напряжением 6(10)-35-0,4 кB (справочные материалы). Киреева Э.А., Цырук С.А., 2007

книга Устройства шумоподавления в звукозаписи. Кудрин И.Г., 1977

статья Дистанционное управление люстрой

статья Подключение акустики к современным магнитолам

сборник Архив схем и сервис-мануалов мобильных телефонов Mitsubishi

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]