Domanda:
Esistono formule per calcolare la capacità e l'induttanza di un'antenna?
tgnhbv
2018-09-10 17:13:08 UTC
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Come calcolare l'impedenza interna di un'antenna dipolo? La sua resistenza ha due componenti, ovvero resistenza del filo e resistenza alle radiazioni, entrambe possono essere calcolate utilizzando la formula. Esistono formule per calcolare la capacità e l'induttanza di un'antenna? O vengono calcolati solo empiricamente?

[Questa risposta precedente] (https://ham.stackexchange.com/a/3800/76) potrebbe essere quello che stai cercando. (Non esiste mai una cosa come capacità e induttanza insieme poiché si oppongono, ma puoi calcolare l'una o l'altra dall'impedenza a una data frequenza se vuoi che sia una risposta in quelle unità.)
Sarebbe utile se potessi spiegare ciò che prevedi o richiedi in merito agli input di un'equazione del genere, poiché ciò determina la complessità della risposta.
Cinque risposte:
Glenn W9IQ
2018-09-12 04:28:50 UTC
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Un paio di commenti minori sulla terminologia. Non è tanto l'impedenza "interna" dell'antenna, ma è tipicamente l'impedenza del "punto di alimentazione" che è preoccupante. Questa è l'impedenza vista dove la linea di trasmissione si collega all'antenna. Un'altra impedenza comune di interesse è la resistenza alle radiazioni. Questa è la resistenza effettiva attribuibile alla conversione del segnale RF in un'onda elettromagnetica irradiante. Questa impedenza è spesso interessante quando si determina l'efficienza di un'antenna.

Sì, ci sono molte di queste formule proprio come quelle nella risposta che hai visto linkato nei commenti. Dal punto di vista accademico e di ricerca, le formule sono in costante miglioramento e perfezionamento. Questo di solito si traduce in una maggiore complessità nelle formule in cambio di una maggiore precisione o dettaglio.

La maggior parte degli ingegneri professionisti di antenne e degli appassionati di antenne per radioamatori sono passati al software di modellazione delle antenne. Questi pacchetti software producono dati estesi come l'impedenza di ingresso, ma continuano anche a produrre rendering di schemi di radiazione e altre informazioni utili. Entro un'ora o giù di lì, quasi tutte le antenne comuni possono essere ampiamente analizzate utilizzando tale software senza alcuna conoscenza di calcolo.

Molti di questi pacchetti sono disponibili gratuitamente o in prova. Ecco un esempio popolare: 4NEC2

Un altro è [EZNEC] (http://eznec.com), che è quello che uso.
Brian K1LI
2018-10-17 01:14:38 UTC
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Nell'articolo QEX del novembre / dicembre 2018 di David Leeson (W6NL), "The Story of the Broadband Dipole", egli cita il lavoro di Tang, et al, sul "Circuito equivalente di un dipolo Antenna che utilizza elementi concentrati indipendenti dalla frequenza. " (da IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol 41, No. 1, Jan 1993, pp. 100-103).

Leeson raccomanda questo equivalente schematico come rappresentazione adeguata per un dipolo alimentato al centro:

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab sup>

con: $ h $ come dipolo half-length e $ a $ come raggio del filo, entrambi in metri, $ \ omega_0 $ come frequenza di risonanza in Hz e $ R_ {a0} $ la resistenza alle radiazioni alla risonanza in ohm:

$$ C_ {11} = \ frac {27.82 \ mathsf x 10 ^ {- 12} h} {ln (2h / a) -1.693} $$ $$ L_ {11} = \ frac {1} {\ omega_0 ^ 2C_ {11}} + C_ {11} R_ {a0} ^ 2 $$ $$ R_ {11} = \ frac {L_ {11}} { C_ {11} R_ {a0}} $$

Interessante: esiste un modo per prevedere il termine di resistenza alle radiazioni (Ra0)? Sembra un pezzo mancante cruciale per la pura stima del "retro della busta".
Questo [Dipole Antenna Calculator] (http://www.rfwireless-world.com/calculators/Dipole-Antenna-Calculator.html) calcola Ra0 nello spazio libero e fornisce le equazioni di supporto. Un esempio della [variazione dell'impedenza di alimentazione di un dipolo rispetto all'altezza dal suolo] (https://www.electronics-notes.com/articles/antennas-propagation/dipole-antenna/dipole-feed-matching.php) fa supposizioni su le caratteristiche del terreno, che possono influenzare fortemente i risultati.
Brian K1LI
2018-09-11 10:46:52 UTC
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Presumo che ti riferisci alla resistenza e alla reattanza del punto di alimentazione. Stearns, K6OIK, Antenna Impedance Models, presentato all'ARRL Pacificon 2004 è un'eccellente trattazione dell'argomento.

Tieni presente che un alimentatore centrale , infinitamente sottile, il dipolo fisico a semionda nello spazio libero ha un'impedenza di 73 + j42,5 ohm; molti dei calcoli nel riferimento lo usano come base per il calcolo.

user13171
2018-09-17 03:47:34 UTC
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puoi calcolare l'impedenza della tua antenna effettiva se imposti una maschera di prova e prendi una serie di letture. w2aew lo spiega molto bene in un video di YouTube https://www.youtube.com/watch?v=eYN7dhdt1Dw questo metodo richiede un generatore di segnali e un oscilloscopio, non tutti abbiamo il lusso di possiedi questi oggetti ma puoi ancora imparare la teoria di ciò che sta facendo. devi essere sicuro della matematica dei numeri complessi, avere una bella calcolatrice scientifica o usare strumenti online per risolvere la matematica. l'equazione stessa è proprio come risolvere corrente e resistenza in semplici circuiti divisori di tensione ... ma ogni elemento ha un'ampiezza e una fase.

edcvgy
2018-09-11 09:55:50 UTC
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Non esiste una formula per calcolare la reattanza, deve essere determinata empiricamente.

Se fosse vero, allora dovresti chiederti come il software di modellazione dell'antenna possa farlo con una grande precisione.
Si potrebbe considerare la modellazione dell'antenna come "empirica", in quanto risolve sistemi di equazioni piuttosto che produrre risultati da espressioni in forma chiusa.
@BrianK1LI Sarebbe piuttosto difficile chiamare equazioni integrali come MFIE ed EFIE "empiriche" - iterative in questo caso ma non empiriche. Il punto era guidare delicatamente questo nuovo collaboratore nella consapevolezza che la risposta di cui sopra è sbagliata.
@GlennW9IQ Apprezzo il tuo punto di vista, Glenn, ma il costo in costante calo della potenza di calcolo offusca la distinzione tra esperimenti * fisici * ed esperimenti * simulati *. Ho utilizzato programmi di modellazione dell'antenna per determinare empiricamente i valori equivalenti del circuito * RLC * che approssima il comportamento di un'antenna vicino alla risonanza, risparmiando molto tempo e denaro.
em · pir · i · cal: basato su, interessato o verificabile tramite osservazione o esperienza piuttosto che teoria o pura logica. La modellazione dell'antenna, basata sulla teoria dell'elettromagnetismo classico e sulla logica della matematica e dell'informatica, non è empirica.
Su dictionary.com, la prima definizione di empirico è "derivato o guidato dall'esperienza o dall'esperimento". Ritengo che, nella misura in cui i programmi di modellazione dell'antenna rappresentano fedelmente la realtà fisica, sono un mezzo eccellente per determinare empiricamente le proprietà delle antenne fisiche.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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