Küçük antenler: fiziksel sınırlamalar. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Antenler. teori

makale yorumları

Antenler, boyutları λ dalga boyunun %10 ... 20'sini geçmiyorsa elektriksel olarak küçük kabul edilir. Bunlar, uçlarda kapasitif yüklerle kısaltılmış bir dipol ve kapasitif "şapkaların" (Şekil 1) yakınında bulunan indüktörleri ve dairesel bir çerçeveyi (Şekil 2) içerir. Dipoldeki bobinlerin tam olarak şekilde gösterildiği gibi açılması tavsiye edilir, çünkü dikey kısımdaki akım maksimumdur ve daha eşit dağılmıştır, bu da dipolün pratik olarak geometrik yüksekliğine eşit olan maksimum etkili yüksekliğini sağlar hd = h (Hertzian dipol). Bir bobinin merkeze dahil edilmesi daha kötüdür - dipolün uçlarına giden akım düşer ve etkili yükseklik azalır. Çerçevenin efektif yüksekliği hd = 2πSр/λ'dır, burada S çerçevenin alanıdır.

Hem dipol hem de çerçeve, rezonansta çalışma frekansına ayarlanmıştır: birincisi - bobinlerle, ikincisi - tel kopmasına dahil olan bir kapasitörle. Bu, yükle (alma sırasında) veya jeneratörle (iletim sırasında) eşleşme koşullarına göre gerekli olan reaktanslarının telafisini sağlar. Karşılıklılık teoremine göre, antenlerin özelliklerinin iletim ve alım sırasında aynı olduğunu hatırlayın.

Antenlerin önemli bir parametresi radyasyon direncidir, küçük antenler için eşittir RΣ = 80π2(hd / λ) 2- Alıcı antenin maksimum güç vermesi için yüklenmesi gereken R = RΣ bu dirençtir ve jeneratör R yerine bağlanırsa "göreceği" direnç budur (şekillere bakın). Radyasyon direncinin, boyutta ve dolayısıyla etkili yükseklikte - dipol için h ve çerçeve için S'nin karesiyle orantılı olarak keskin bir şekilde azaldığını görüyoruz. Zorluklar anlaşmada ortaya çıkar. Şimdi anten veriminin η = RΣ/(RΣ + Rn) olduğunu hesaba katarsak, burada Rn kayıp direncidir, aşağıdaki sonucu çıkarabiliriz.

Sonuç 1. Anten ne kadar küçükse, içinde o kadar az omik kayıp olmalıdır. Anten iletkenlerinin Rn direnci, dipol için uzunluğun karesi ve döngü için alanın karesi ile orantılı olarak azaltılmalıdır. İnce tellerden yapılmış küçük antenler etkili bir şekilde çalışamaz - "kalın" iletkenlere ihtiyaç vardır veya daha iyisi - gelişmiş bir yüzeye (cilt etkisi!) Ve düşük yüzey direncine sahip hacimsel gövdeler.

Yarıçapı r ve yüksekliği h olan, yan yüzeyden yayılan bir silindir şeklinde koşullu olarak böyle bir "yığın" anten yaptığımızı varsayalım (Şekil 3). Bu silindirin içinde ne olduğuna, yani antenin tasarımına bakmadan bile şu önemli sonucu çıkarmak mümkündür. Yayılan tüm güç P, anteni çevreleyen herhangi bir kapalı yüzey üzerindeki akış yoğunluğunun (Poynting vektörü) P integraline eşittir.

Basit olması için entegrasyonu, П'yi yan yüzey alanı Sside = 2πrh ile çarparak değiştiriyoruz: P=П·Sside = EH·2Kπrh. Dolayısıyla EH = P/2πrh elde ederiz. Yayılan gücün sabit olduğunu varsayarsak, anten boyutunda (ürün rh) bir azalmanın, antenin hem elektrik E hem de manyetik H alanlarının kuvvetinde bir artışa yol açtığını görüyoruz. Hangisinin daha güçlü bir şekilde arttığı, antenin özel tasarımına bağlıdır. Ek olarak, yakın alan (yarı statik) dikkate alındığında daha da yüksek alan güçleri elde edilebilir.

Sonuç 2. Antenin boyutunun küçültülmesi, yakınındaki alan gücünün artmasına neden olur, minimum tahmine göre, alan gücü antenin boyutuyla ters orantılıdır. Alanlar gerilimler ve akımlar tarafından üretildiğinden, küçük antenlerde aşırı gerilimler ve aşırı akımlar kaçınılmazdır.

Yukarıdaki sonuçlar, örneğin, hacimsel bir bicone şeklindeki kısa bir dipolün ve geniş bir bakır banttan yapılmış bir çerçevenin neden etkili olduğunu, ancak aynı ince telden yapılmış antenlerin etkili olmadığını açıklıyor.Ayrıca, 136 kHz bandındaki L veya T şeklindeki bir antenin neden St.

Şimdi örnek olarak Şekil 2'de gösterilen anteni kullanarak geniş bant 0Δf = f1/Q'yu belirleyen Q anteninin kalite faktörü sorununu ele alalım. 2. Antenin boyutları dalga boyuna göre küçük olduğundan, L endüktansının neredeyse tamamı "uzayan" bobinlerde yoğunlaşmıştır ve C kapasitansı "kısalan" uç diskler arasındadır. Tıpkı bir salınım devresinde olduğu gibi, antenin kalite faktörü, reaktif kapasitif veya endüktif direncin (rezonans frekansında eşittirler) aktif olana oranına eşittir. İkincisi, kayıplar olmadığında, radyasyon direnci RΣ'den oluşur ve eşleştirme koşuluna göre, vericinin çıkış empedansı veya alıcının R giriş empedansına eşittir. Böylece, Q = Xc/XNUMXRΣ.

Kapasitansı, düz bir kapasitörün kapasitansı için formülü kullanarak buluyoruz: С = ε0S/h, Хс = 1/ωС = h/ωε0S. Açısal frekansı ω = 2πс/λ dalga boyu cinsinden ifade ederek ve dalga yayılma hızı (ışık hızı) с = 1/(μ0ε0)1/2 ve boş uzayın dalga direnci W = 1/(μ0ε0)1/2 = 120π için Maxwell denklemlerinden bilinen ilişkileri kullanarak, Хс = 60λh/S elde ederiz. Bu formülü ve radyasyon direnci ifadesini kalite faktörü formülünde değiştirerek, sonunda Q = 3λ3/8π2Sh = λ3/26V elde ederiz. Burada V = Sh, antenin kapladığı hacimdir. Böylece antenin kalite faktörü, hacmi ile ters orantılı çıktı.

Ancak, uçlardaki kapasitif "şapkaların" (bkz. Şekil 1) dikey tel bölümleriyle (Şekil 4) değiştirildiği kısa doğrusal vibratör durumu ne olacak? Sonuçta, böyle bir dipolün hacmi pratik olarak sıfırdır. Bununla birlikte, uç bölümler arasında anteni endüktans L ile birlikte rezonansa ayarlayan bir kapasitans vardır.

Bu "kapasitör" ile ilişkili elektrik alanın kuvvet çizgileri kesikli çizgilerle gösterilmiştir. Dipolden uzaklaştıkça çok hızlı bir şekilde azalır, bu nedenle bu alanın yoğunlaştığı bazı etkili hacimlerden bahsedebiliriz. Bir dönüş elipsoidine yakın bir şekle sahiptir (Şekil 4, ince düz çizgiler). Gerçekte bu, antenin yarı-statik alanının hacmidir. Bir dipol için ağırlıklı olarak elektrikseldir, bu nedenle buna elektrikli anten denir. Tel çerçevenin alanının hacmini tahmin etmek de mümkündür. Ağırlıklı olarak manyetiktir. Bir çerçeve için, endüktif reaktans, çapın birinci kuvveti ile orantılıdır ve radyasyon direnci dördüncüdür, sonuç olarak, kalite faktörü, çapın küpü ile orantılıdır. Şimdi bir sonuç daha formüle etmek mümkün.

Sonuç 3. Küçük bir antenin kalite faktörü, yarı-statik alanın kapladığı hacimle ters orantılıdır. Antenin tasarımı değiştirilerek kalite faktörü azaltılamaz, çünkü her durumda, boyut küçüldükçe aktif radyasyon direnci reaktif olana göre çok hızlı azalır.

Antenin hacminin doğrusal boyutlarının küpüne eşit olduğunu varsayarak yaklaşık tahminler yapalım. λ/3 mertebesindeki anten boyutlarıyla, türettiğimiz formül Q = 1'i verir, yani böyle (büyük) bir anten geniş bant olabilir. Ancak boyutları λ/10'a düşürürsek, yaklaşık 40'lık bir kalite faktörü ve %2,5'ten fazla olmayan bir bağıl bant genişliği elde ederiz ve boyutları λ/20'ye düşürmek, 300'den fazla bir kalite faktörü verir ve bandı %0,3'e kadar daraltır.

Küçük bir antenin geniş bir bant genişliği ve düşük bir kalite faktörü varsa, bu yalnızca şu anlama gelebilir: ya anten küçük değildir ve tasarımda açıkça yer almayan bazı parçalarını (kablo örgüsü, destek elemanları vb.) Yayar veya antenin yüksek kayıp direnci vardır ve verimliliği düşüktür.

Düşük verimlilik, amatör telsiz iletişimi için çok büyük bir engel değildir. λ/20 boyutlarına sahip bir antenin bant genişliğini %10'a kadar (30 kat) genişlettiğimizi, kayıplar getirdiğimizi ve verimliliği de 30 kat, yani %3'e düşürdüğümüzü varsayalım. Yüz watt'lık bir verici bağlayarak ve 3 W'lık bir güç yayarak, uzun mesafeli radyo iletişimini bile gerçekleştirmek oldukça mümkündür; bu, belki de küçük boyutlu antenlerin çalışmasıyla ilgili övgü dolu eleştirileri açıklar.

Yazar: V.Polyakov (RA3AAE)

Diğer makalelere bakın bölüm Antenler. teori.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine 02.05.2024

Modern tarımda, bitki bakım süreçlerinin verimliliğini artırmaya yönelik teknolojik ilerleme gelişmektedir. Hasat aşamasını optimize etmek için tasarlanan yenilikçi Florix çiçek seyreltme makinesi İtalya'da tanıtıldı. Bu alet, bahçenin ihtiyaçlarına göre kolayca uyarlanabilmesini sağlayan hareketli kollarla donatılmıştır. Operatör, ince tellerin hızını, traktör kabininden joystick yardımıyla kontrol ederek ayarlayabilmektedir. Bu yaklaşım, çiçek seyreltme işleminin verimliliğini önemli ölçüde artırarak, bahçenin özel koşullarına ve içinde yetişen meyvelerin çeşitliliğine ve türüne göre bireysel ayarlama olanağı sağlar. Florix makinesini çeşitli meyve türleri üzerinde iki yıl boyunca test ettikten sonra sonuçlar çok cesaret vericiydi. Birkaç yıldır Florix makinesini kullanan Filiberto Montanari gibi çiftçiler, çiçeklerin inceltilmesi için gereken zaman ve emekte önemli bir azalma olduğunu bildirdi. ... >>

Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop 02.05.2024

Mikroskoplar bilimsel araştırmalarda önemli bir rol oynar ve bilim adamlarının gözle görülmeyen yapıları ve süreçleri derinlemesine incelemesine olanak tanır. Bununla birlikte, çeşitli mikroskopi yöntemlerinin kendi sınırlamaları vardır ve bunların arasında kızılötesi aralığı kullanırken çözünürlüğün sınırlandırılması da vardır. Ancak Tokyo Üniversitesi'ndeki Japon araştırmacıların son başarıları, mikro dünyayı incelemek için yeni ufuklar açıyor. Tokyo Üniversitesi'nden bilim adamları, kızılötesi mikroskopinin yeteneklerinde devrim yaratacak yeni bir mikroskobu tanıttı. Bu gelişmiş cihaz, canlı bakterilerin iç yapılarını nanometre ölçeğinde inanılmaz netlikte görmenizi sağlar. Tipik olarak orta kızılötesi mikroskoplar düşük çözünürlük nedeniyle sınırlıdır, ancak Japon araştırmacıların en son geliştirmeleri bu sınırlamaların üstesinden gelmektedir. Bilim insanlarına göre geliştirilen mikroskop, geleneksel mikroskopların çözünürlüğünden 120 kat daha yüksek olan 30 nanometreye kadar çözünürlükte görüntüler oluşturmaya olanak sağlıyor. ... >>

Böcekler için hava tuzağı 01.05.2024

Tarım ekonominin kilit sektörlerinden biridir ve haşere kontrolü bu sürecin ayrılmaz bir parçasıdır. Hindistan Tarımsal Araştırma Konseyi-Merkezi Patates Araştırma Enstitüsü'nden (ICAR-CPRI) Shimla'dan bir bilim insanı ekibi, bu soruna yenilikçi bir çözüm buldu: rüzgarla çalışan bir böcek hava tuzağı. Bu cihaz, gerçek zamanlı böcek popülasyonu verileri sağlayarak geleneksel haşere kontrol yöntemlerinin eksikliklerini giderir. Tuzak tamamen rüzgar enerjisiyle çalışıyor, bu da onu güç gerektirmeyen çevre dostu bir çözüm haline getiriyor. Eşsiz tasarımı, hem zararlı hem de faydalı böceklerin izlenmesine olanak tanıyarak herhangi bir tarım alanındaki popülasyona ilişkin eksiksiz bir genel bakış sağlar. Kapil, "Hedef zararlıları doğru zamanda değerlendirerek hem zararlıları hem de hastalıkları kontrol altına almak için gerekli önlemleri alabiliyoruz" diyor ... >>

Arşivden rastgele haberler Fıstık ezmesinden elmas yapmak 22.07.2020 Bayerisches Geoinstitut'tan (Bavyera Jeofizik ve Jeokimya Araştırma Enstitüsü) bilim adamları, Dünya'nın alt mantosunun koşullarının laboratuvar simülasyonunu yapabildiler. Bu kısım, 2900 kilometre derinlikte basıncın atmosfer basıncından 1,3 milyon kat daha yüksek olduğu astenosferin altında bulunur. Deney sonucunda araştırmacılar elmas üretmenin yenilikçi yollarını buldular. Bir teoriye göre, elmaslar çok yüksek basınç altında karbondan oluşur. Neredeyse tüm gıdalar karbon içerir, bu nedenle araştırmacılar laboratuvarda sıradan fıstık ezmesinden yapay bir elmas oluşturabildiler. Bununla birlikte, fıstık ezmesinde karbona bağlı olan hidrojen, süreci büyük ölçüde karmaşıklaştırır ve bu nedenle, en uygun koşullar altında bile dönüşüm yavaştır: 2-3 milimetre boyutunda bir elmas üretmek birkaç hafta sürer. Bununla birlikte, yapay elmasların üretimi, endüstriyel uygulamaları için çok umut verici olabilir. Şimdi bilim adamları, farklı özelliklere sahip yapay elmaslar elde etmenin mümkün olup olmadığını bulmaya çalışıyorlar. Örneğin, borlu elmas bileşikleri, aşırı ısınmaya eğilimli elektronik yarı iletkenlerin özelliklerini büyük ölçüde iyileştirebilir. Ayrıca karbonun diğer özellikleri kullanılarak yeni bir görünüm elde edilebilir. Örneğin, aşırı ısınmaya eğilimli elektronik yarı iletkenler geliştirilebilir ve diğer karbon yapıları kullanılarak, şu anda bilinen herhangi bir malzemeden daha güçlü olan yeni bir süper sert elmas türü bile elde edilebilir.

Diğer ilginç haberler:

▪ Texas Instruments'tan yeni DC/DC dönüştürücü

▪ TV ekranlı şarap şişesi

▪ Epson 10000 lümen kurulum projektörleri

▪ Keşfedilen en büyük nötron yıldızı

▪ İlk biyolojik kalp pili hücreleri yetiştirildi

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ saha bölümü Gerilim dönüştürücüler, redresörler, invertörler. Makale seçimi

▪ makale Kulaklardan çekin. Popüler ifade

▪ Makale Neden Sivilce Çıkarız? ayrıntılı cevap

▪ Unabi'nin makalesi. Efsaneler, yetiştirme, kullanım yöntemleri

▪ makale Basit dijital kapasitans ölçer MASTER S. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Sabun çözeltisi - alkalilik testi. Kimyasal Deneyim

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

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

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024