Комментарии 114
73! de RD9F
Зачем же нам браться рукой за оголенный провод? Затем, чтобы легко запомнить
Спасибо, вы сделали мой вечер.
Что мешает нарисовать график WL и WC, а под ним горбик этого самого резонанса?
Почему не вводится понятие КСВ и нет простейшего объяснения почему он именно так назван, а в каждом абзаце повторяется бубнеж «КПД — это потери на излучение и сопутствующие потери»?
Что мешает назвать волной сопротивление антенны волновым, и рассказать о согласованности трассы от передатчика до антенны, а не бубнить «передатчик должен быть таким же как антенна»?
Как технарь, работавший 10 лет связистом
Простите, но вы очевидно плохо представляете себе работу с гуманитариями. А среди них немало приличных людей, которые в силу недостатка технического образования не понимают то, что вы искренне считаете элементарными основами. Мой путь — попытаться объяснить на пальцах тем, кто на самом деле хочет понять, но никогда не решался начать. На пальцах потому, что у них нет необходимого образования, чтобы в разговоре с ними жонглировать терминами и формулами, которые они (пока что) не поймут и просто решат, что вы умничаете. Возможно, этот путь ошибочен. Но если моя статья полезна хотя бы одному человеку в мире, значит труд не был напрасен.
Что мешает нарисовать график WL и WC, а под ним горбик этого самого резонанса?
Мне мешает или вам? Мне ничего не мешает, но как-то не счел необходимым. Может, вы нарисуете? С меня плюсы и благодарности. ;)
Почему не вводится понятие КСВ и нет простейшего объяснения почему он именно так назван, а в каждом абзаце повторяется бубнеж «КПД — это потери на излучение и сопутствующие потери»?
Потому что КСВ сам по себе не значит ничего, кроме степени согласования импедансов генератора, фидера (при наличии) и нагрузки. А КПД антенны влияет на то, сколько полученной от генератора энергии будет полезно излучено, а сколько будет бесполезно потрачено на нагрев. Большинство заблуждений, связанных с укороченными антеннами, находится здесь, поэтому почему бы не повторить одно и то же несколько раз, кк бы намекая на то, что об этом стоит задуматься?
Что мешает назвать волной сопротивление антенны волновым, и рассказать о согласованности трассы от передатчика до антенны, а не бубнить «передатчик должен быть таким же как антенна»?
Мне ничего не мешает. Ну, кроме разве что того, что написание статей — дело добровольное. Но если вы владеете вопросом, как я понял, лучше меня, то разрешите от имени сообщества и от себя лично попросить вас осветить этот вопрос? Для довольно многих непонятно, почему фидер, скажем коаксиальный кабель, имеет какое-то волновое сопротивление, хотя тестер показывает сопротивление практически равное нулю — чем вам не тема для статьи?
спасибо, а как искать необходимые размеры индуктивности и емкости?
в частности, то что я видел — для укорачивания длины антенны используют той же длины проводник или чуть меньше и его мотают на диэлектрик и типа всё хорошо.
или наоборот — конструктивно есть удобно использовать антенну другого диапазона, но для согласования необходима емкость. какая?
у меня за четверть века всё в части радиофизики вылетело, ибо тогда учился на кафедре информационных сетей и систем, и на нас сильно радиофизическая кафедра не напрягалась.
хотя иногда для хобби интересно.
Смысл компенсации - чтобы вернуть изменившееся сопротивление антенны к сопротивлению кабеля/тракта для минимизации КСВ. Из этих соображений и подбираются реактивные элементы, сопротивление которых зависит от частоты. С антеной сложнее, там зависимость сопротивления от частоты не очевидна и надо считать либо полагаться на опыт - подбирать методом тыка и запоминать поправочные константы. Можно даже на стенде, подключив к КСВ-метру подбирать согласование на нужной частоте.
Спасибо. Т.е. метод тыка. Думал что методика расчетов.
Метод тыка в радиолюбительской практике выглядит где-то так. В моделировщике строим антенну. Проведя симуляцию, определяем потребную реактивность для компенсации. Дальше либо открываем учебник, либо гуглим расчет катушки по заданной индуктивности и добротности. Если потребные параметры катушки трудно реализовать, то изменяем модель антенны, чтобы получить другие данные для расчета другой катушки.
Готовую антенну часто необходимо подстроить по месту, но это не метод тыка, а норма и с самыми что ни на есть профессионально рассчитанными и изготовленными конструкциями. Иногда подстройка может не потребоваться, а иногда, в зависимости от конструкции, может быть невозможной. Такие антенны обычно стараются проектировать достаточно широкополосными, чтобы даже в худшем сценарии все оказалось в пределах желаемых допусков.
Конечно, посчитать всегда можно - но антенна, высокие частоты - это такие вещи которые никогда не просчитаешь точно т.к. работа антенны зависит от окружения. Толку от расчета с точностью до тысячных долей, если её характеристики плавают на десятки процентов?
Поэтому иногда опыт и метод научного тыка оказывается эффективнее.
Толку от расчета с точностью до тысячных долей, если её характеристики плавают на десятки процентов?
Десятки процентов - это вы где-то на порядок преувеличиваете. Причем для некоторых конструкций разброс неважен, потому что компенсируем настройкой (пример - диполь или граундплейн, где легко подправить длину), а некоторые конструкции настройке не подлежат и, если изготовлены неверно, отправляются в утиль (пример - антенны типа Уда-Яги, в которых что-то исправлять обычно сложнее, чем переделать заново).
Когда динамик (антенна) создает колебания, воздух (эфир) не движется, ветер не возникает
Один из методов настройки самопального фазоинвертора в АС — поднести горящую свечку к его отверстию и подать сигнал нужной звуковой частоты.
И вот тогда воочию можно увидеть возникающий при этом ветер )
туда-сюда.
Там будет не ветер (направленное перемещение воздушных масс) а волна (колебательное движение воздуха.
Уточните, пожалуйста, по какому параметру (и т.п) направленное перемещение воздушных масс становится колебательным движением воздуха (задумчиво смотря на хлопающий на ветру флаг за окном)
Про хлопающий на ветру флаг вам надо не в радио, а в газодинамику. Там тоже невероятно много интересного, но также многое сложное можно более-менее доступно изложить на пальцах так, чтобы позволить приобщиться и совсем начинающим.
А вот в фазоинверторе происходит иной процесс — на первой фазе колебания воздух выталкивается а на второй наоборот втягивается, в итоге за полный цикл колебания направленного перемещения воздуха нет — сколько его ушло столько же его вернулось обратно.
На ветру колеблется всё-таки флаг а не воздух
Он не колеблется, его гоняет ветром, разворачивая то в одну, то в другую сторону.
Т.е. направление ветра постоянно меняется.
в итоге за полный цикл колебания направленного перемещения воздуха нет — сколько его ушло столько же его вернулось обратно
Если взять тот же фазоинвертор и рассмотреть его на временном промежутке в четверть периода колебаний, это будет настоящий ветер, так же как и на маленьком участке флага если зафиксировать некоторый момент времени можно обнаружить очень разные вектора движения воздуха, но на большом временном промежутке, в несколько раз большем периода колебаний усреднённое движение воздуха будет определённо в одну сторону, в сабе оно будет околонулевое.
Насколько я себе это представляю, ветер там постоянный, а вот конец флага, поскольку ни к чему не прицепленный, колеблется то в одну, то в другую сторону (именно из-за постоянности направления ветра), что создаёт обратную волну на не жёстком полотне флага.
насколько я себе это представляю, ветер там постоянный
Увы, нет.
Особенно хорошо это в сильный дождь, когда заливает то с одной, то другой стороны.
Причем это постоянное явление, на мой дилетантский взгляд — вызванное расположением зданий на этом участке.
вызванное расположением зданий на этом участке.
Ну так это вы про частный случай рассказываете.
А мы тут сферический флаг в вакууме обсуждаем. Если взять жёсткий флаг (собственно, флюгер) — он будет смотреть в одну сторону, в зависимости от ветра. Если взять мягкий — будет колебаться. Не потому что ветер, а потому что мягкий.
Вот у меня один гумманитарий спрашивал про ток в антене (граундплэйн) как это он течёт если антена имеет только один конец? Вот как это простыми словами объяснить?
На сайте "контрудар-13" есть описание с ванной в качестве примера.
"Почему электромагнитная энергия выходит из комфортного для нее проводника в некомфортный для нее вакуум? А она и не выходит! "
Конечно же, выходит. Иначе, откуда берется энергия в приемной антенне.
Конечно же, выходит. Иначе, откуда берется энергия в приемной антенне.
Энергия берется от волн в поле, а не от движения чего-либо в этом самом поле и не от движения самого поля. Этот вопрос совсем не так очевиден для некоторых, пока еще далеких от физики, а значит стоит упоминания.
На сайте «контрудар-13» есть описание с ванной в качестве примера.<sarcasm>Большое спасибо за ссылку </sarcasm>
У граундплейна обязательно есть радиалы, противовесы, земля — что угодно, относительно чего четвертьволновый элемент, простите за ненаучный термин, «вибрирует». Тут два варианта. Или радиалы все же есть как часть конструкции антенны, настроены, тогда скорее всего с работой антенны все в порядке. Или, как в вопросе вашего гуманитария, они ситуативно получаются из всего остального по отношению к четвертьволновому элементу. Например, если это портативная р/ст, то суррогатными радиалами становятся земляные полигоны на платах, ее шасси и тело оператора (емкостной связи достаточно, чтобы тело оператора втягивалось в цепи противовесов). Если это автомобильная радиостанция с антенной на магните, то емкостной связи магнита с крышей достаточно, чтобы крыша стала искусственной землей неплохого качества. И так далее.
В системе радиалов течет такой же ток, какой протекал бы во второй половине диполя, если бы наш граундплейн развернули до 180 градусов (некоторыми нюансами, связанными с симметрированиями, для простоты осознанно пренебрегаю). Соответственно, если суррогатные радиалы «плохие», то в них возникают заметные потери и КПД антенны падает. Также «плохие» радиалы не дают возможность получить хорошее согласование импедансов. В портативных радиостанциях с этим смиряются, либо используют (крайне редко) антенны типа укороченных диполей, в которых, упрощенно говоря, не одна спиралька, а две — от разъема внутри условно-нижней спиральки идет кабель, оплетка которого подключена к нижней спиральке (сверху, а не со стороны разъема — ради этого и протягивается кабель), а центральная жила к верхней.
Более того, реальные антенны очень часто замкнуты по постоянному току и заземлены, особенно это касается больших антенн передатчиков радиовещания и служебной связи, для которых понятие молниезащиты — не пустой звук. То есть замер их тестером покажет приблизительно нулевое сопротивление на входе или сопротивление контура заземления, если мерить через землю. В то же время, на своей рабочей радиочастоте они имеют вполне нормальное волновое сопротивление и прекрасно работают.
Почему? Потому что почитайте еще раз про катушки — их сопротивление, почти нулевое на постоянном токе, растет с ростом частоты, и на радиочастоте может быть настолько большим, что практически становится эквивалентным разрыву в цепи. На практике такой прием используется нечасто, но он применим и, как мне кажется, наиболее очевиден.
Кроме того, это была бы не распределенная емкость, а сосредоточенная, т.е. легче поддается расчету и управлению, почему так не делают?
Правильно ли я понимаю, что емкостная связь висящего в воздухе конца очень слабая?
Не очень. Она вполне заметно влияет на отличие реальной длины антенны от некоей абстрактной модели, предназначенной для свободного пространства. На практике, антенны, расположенные недалеко (в масштабах длины волны) от земли учитывают эффект концевых емкостей и, соответственно, немного отличаются по размерам от точно таких же антенн для условно-свободного пространства.
Иногда концевые емкости искусственно усиливают, обычно это нужно для того, чтобы электрически удлинить физически укороченную антенну, то есть для компактизации. Естественно, эффективность антенны при этом снижается, но это может быть оправданным компромиссом.
Почему бы свободный конец антенны не замкнуть на землю конденсатором, создав принудительную связь с нужными свойствами?
В некоторых конструкциях так и делают. У Карла Ротхаммеля описана такая антенна под названием EMGL.
Кроме того, это была бы не распределенная емкость, а сосредоточенная, т.е. легче поддается расчету и управлению, почему так не делают?
Потому что нужно дать току «спокойно» течь по полотну антенны, вызывая желательные для нас потери на излучение. В подавляющем большинстве случаев наиболее целесообразным оказывается использовать распределенную емкость полотна антенны, которое при этом достигает достаточной (в масштабах длины волны) размеров, а не создавать сосредоточенную.
Теперь о земле. Земля влияет. Снова представьте диполь, который мы сложим так же, только наоборот, в виде буквы Ʌ. Такая антенна распространена среди радиолюбителей под незамысловатым названием Inverted V — ее удобно подвешивать на одну мачту посредине и использовать полотно антенны как часть системы оттяжек мачты, в отличие от линейно расположенного диполя, которому нужны две мачты. Теперь, когда концы диполя опустились ниже к земле, эффект концевых емкостей усилился и параметры антенны чуть изменились — она стала длиннее с электрической точки зрения, хотя физически ее размеры не изменились. На пальцах, ненаучно: на счет увеличившейся емкости, у тока появилось больше места для протекания, поэтому с точки зрения тока антенна стала длиннее. Придется провод чуть подрезать, чтобы снова настроить антенну на ту частоту, на которую она была настроена, пока была линейно расположенным диполем. Но это изменение хоть и заметно, совсем не порядковых величин.
Не подскажете ли еще, чем индуктивная связь отличается от связи посредством радиоволн?
По теории, индуктивная связь — это через магнитное поле. Но ведь магнитное поле переменное, значит оно порождает переменное электрическое, в итоге те же радиоволны и выходят, разве нет?
Не подскажете ли еще, чем индуктивная связь отличается от связи посредством радиоволн?
Принципиально ничем, поскольку магнитное поле и электрическое поле — неотъемлемые взаимосвязанные компоненты электромагнитного поля.
С практической же точки зрения разница огромна. Сравните трансформатор (связь с малыми потерями на малых расстояниях с использованием преимущественно магнитной компоненты электромагнитного поля) и любую радиосвязь или радиовещание.
По теории, индуктивная связь — это через магнитное поле. Но ведь магнитное поле переменное, значит оно порождает переменное электрическое, в итоге те же радиоволны и выходят, разве нет?
Упрощенно — да. Только в одних случаях (трансформаторы) стараются «излучать» только в магнитопровод и максимально полно поглощать вторичными обмотками излученное первичной, потому что излучение за пределы трансформатора — ненужные потери. А в других случаях (антенны) стремятся излучить как можно больше, потому что потерями становится все остальное, что подводили к антенне, но потеряли в ней самой и не излучили.
Добавлю лишь, что магнитное поле может быть и постоянным, например от постоянного магнита. Электрическое, собственно, тоже.
Если это автомобильная радиостанция с антенной на магните, то емкостной связи магнита с крышей достаточно, чтобы крыша стала искусственной землей неплохого качества.
В армии, во время учений в поле, на одной из станций возникли проблемы с установкой внешней антенны.
Поскольку связь была крайне нужна (чтоб не получить п… от начальства) — в качестве антенны использовали стальную раму двери кунга (прямоугольная рама из уголков).
Качество связи хромало, но слова были достаточно хорошо различимы.
При приложении напряжения к конденсатору ток… падает по мере заряда.
Это справедливо только для цепей постоянного тока, при этом в абзаце идет речь о переменном токе.
Я понимаю, что цель статьи — упрощенно рассказать о чем-то сложном, но зачем вводить читателя в заблуждение?
Что касается Вашего подхода — ничего не имею против. Но для читателя-неспециалиста следует уточнить, что уменьшается только мгновенное значение переменного тока, но действующее значение во времени не меняется.
Про закон Ома не согласен, его еще в школе учат, да и на бытовом уровне пропорциональные зависимости между тремя величинами напряжения, тока и сопротивления всем понятны.
… признаёт некий аналог эфира?Так и было раньше. Упрощенно — жили себе физики жили, оперировали в своих рассуждениях понятием «эфир». Потом пришел Эйнштейн. И сказал что эфира нет и быть не может. А что вместо него — не сказал ) Физики ему поверили, что эфира нет и научно обосновали отсутствие эфира. Но как быть с трудами других физиков, где эфир является ключевым элементом среды — тоже не сказали. Вообщем — ничего не понятно )
Ну это я так понимаю, возможно меня поправят.
То есть, еще раз, энергия не переносится вместе со средой (точнее с полем), а переносится за счет распространения волн в неподвижной в общем случае среде (в поле).Получается аналогия «волна-звук» в «среде-воздух» совершенно бессмысленна и формирует неверное представление?
корпускулярно-волновой дуализм раскрывается в квантовой теории поля, но желание углубляться туда пропадаетВот вот. Хотелось бы услышать также доступно об этом ключевом аспекте. Т.к. принятие на веру (как некий «черный» ящик), без осмысления ключевой «транспортной» части переноса волн делает картину мягко говоря не полной.
Осознание поля на бытовом уровне довольно трудноДля этого и существует хабр ) Чтобы облегчать сложность осознания )
но все же не в состоянии осознать поле на бытовом уровне, как мы осознаем повседневные физические объекты.Услышать бы тех немногих, которые доступно смогли бы это объяснить.
И тут же приходит в голову вопрос почему же работает EM-Drive?
поле плотности не может существовать в вакууме
в некой среде это называют плотностью. В электромагнитном поле — это напряженность (напряженность электрической составляющей, или магнитной)
Частица может иметь энергию, это как раз легко понять. Но что может иметь мельчайшая область пространства в ваккуме? Не углубляясь в струны и прочее…
Тем более, что граундплейн (в виде GP) это термин (многозначный?) — «штыревая антенна с 4-я противовесами».
Спустя еще совсем немного времени шотландец Максвелл создает теорию электромагнитного поля, на которую нам бы и следовало опираться в дальнейшем рассказе, но мы договорились обходиться без матана настолько, насколько возможно, чтобы даже самые отпетые гуманитарии смогли почувствовать вкус к технике вместо быть распуганными сложными формулами.
Ну-у-у… не знаю, на глуманитариях не пробовал, но…
Первые два уравнения Максвелла постулируют наличие электрических и отсутствие магнитных зарядов. Другими словами, используемые для визуалиции поля «силовые линии» — у электрического всегда замкнуты на заряды разного знака, а у магнитного — сами на себя.
Вторые два — говорят, что всякое изменение электрического поля порождает магнитное и наоборот. Таким образом, всякое движение электрических зарядов порождает как изменение электрического, так и магнитного поля. А далее — «Рекурсия — см. „Рекурсия“.
Тут, наверное, и до излучения волны недалеко, но я что-то подзабыл… Даже не помню, откуда четвёртая степень частоты…
Если вы такой просвященный и знаете все, расскажите лучше, как работают HZ антенны и почему для них не является препятствием ни вода ни грунт.
Не понял, кому вы отвечаете, но покуда ответа на ваш вопрос нет, вставлю свое непросвещенное мнение: HZ-антенны фуфло, реально работают только ртутные!
Тем не менее, когда недостаток знаний подменяется слепой верой, разработки новых конструкций антенн, которые противоречат хорошо известным физическим принципам, возможны и наверняка будут продолжаться, равно как и культ верующих в эти антенны среди тех, кто не в состоянии (из-за нежелания) преодолеть собственную безграмотность путем самообразования и понять, что очередная чудо-антенна — всего лишь очередное заблуждение.
Еще расскажите про поляризацию, тоже интересно.
Это тема отдельной статьи. :)
Кстати, отсутствие внятных расчетов говорит о том что это пустышка. Говорить можно многое, но не всё подтвержадется. А если неьзя прямо сейчас подтвердить какую-то информацию, человек воспринимает её на веру, дескать потом проверю… несколько раз посеять эту информацию в мозгу и дальше она будет восприниматься как факт. Этот чёртов, уязвимый к данного вида атакам, человеческий мозг.
Ток в проводнике создает магнитное поле.
Я основательно подзабыл школьную физику, и сейчас меня сильно удивляет, что магнитное поле проводника замкнуто в кольцо, и не входит/выходит из полюсов, как у поля от магнита)
Как такое может быть, что полюсов нету, а поле есть?
Вот, собственно, и все, что нужно знать гуманитарию об антеннах.
А нужно ли?
И зачем?
Можно не писать, что это был сарказм? :)
А я думал, что нет, пока не дочитал до конца.
Позабавили некоторые моменты:
нижеследующее читать строго не рекомендуется во избежание негативных последствий для вашего психического здоровья
Ток в проводнике создает магнитное поле. Зачем же нам браться рукой за оголенный провод? Затем, чтобы легко запомнить направление вектора магнитного поля в зависимости от направления тока в проводнике — «правило правой руки».
. Да-да, «сдвиг по фазе» – это необязательно в голове, это более чем электро- и радиотехнический термин.
Хотелось бы продолжения, про петлевой вибратор Пистолькорса например, или директорные антены
Директорные антенны — сложная тема, для начинающих там немного такого, что можно объяснить «на пальцах». Впрочем, это порождает мифы и даже сложившаяся практика сравнивать разные антенны по количеству элементов тому пример — на «усиление» (коэффициент направленного действия, потому что антенны не усиливают на самом деле) влияет не количество элементов само по себе, а модель их распределения в структуре антенны. Количество элементов лишь опосредовано связано с длиной структуры, поэтому в разных моделях с разной диаграммой направленности на одну и ту же длину структуры может приходиться разное число элементов. Даже относительно простые трехэлементные антенны могут, в зависимости от модели, отличаться длиной где-то вдвое — разным будет и «усиление» (разная диаграмма направленности), хотя если оценивать их традиционно-неправильно, обе они трехэлементные, а значит ошибочно кажется, что они одинаковые.
Добрый день. Хотел поделиться мыслью. Сначала небольшое наблюдение, по своим экспериментам анетнну намного сложнее согласоывать с 50-70 Ом когда проводник приближается к плате. Отдельно торчащий проводок лекго согласоывавается на нужную частоту длиной и имее норм отражение (-15 дб). Стоит его прижать к ПП как отражение падаете до -5 дб в резонансе. Вопрос - можно ли проектировать антенны не ввиде хитроумных дорожек на плате, а в виде штырьков 2,54 или 1,27 с правльно нагруженными реактивными компонентами на штырьки? У меня есть надежда, что такие антенны будут иметь лучший кпд чем на ПП.
Вторая мысль - у меня есть гипотеза, что эффективность излучение максимально на той частоте, при которой магнитное и электрические поля наиболее перпендикулярны и согласованы по амлитуде и фазе. Осмысленен ли такой взгляд на антенны?
анетнну намного сложнее согласоывать с 50-70 Ом когда проводник приближается к плате
Да, падает сопротивление излучения, эффективность тоже снижается.
Вопрос - можно ли проектировать антенны не ввиде хитроумных дорожек на плате, а в виде штырьков 2,54 или 1,27 с правльно нагруженными реактивными компонентами на штырьки? У меня есть надежда, что такие антенны будут иметь лучший кпд чем на ПП.
Штырек приблизительно в одну четверть длины волны, расположенный приблизительно перпендикулярно земляному полигону, будет одновременно отличаться
легкостью согласования, вернее отсутствием необходимости специального согласования вовсе
значительной шириной полосы по согласованию
высокой (для своих размеров) эффективностью
Если вы о pin header, то в принципе согласовать его можно, но эффективным изучателем он может быть только на совсем высоких частотах. Для более низких частот адекватного размера дорожка на печатной плате почти наверняка будет очень намного эффективнее. Постарайтесь предусмотреть возможность использовать штырек длиной приблизительно 1/4 длины волны. Для 434MHz это будет приблизительно 17см, точнее подгоните по максимуму возвратных потерь, а для 2.4GHz (WiFi, Bluetooth), соответственно, что-то около 3см - где-то такого порядка длины дорожек на плате вы, скорее всего, и видите.
Вторая мысль - у меня есть гипотеза, что эффективность излучение максимально на той частоте, при которой магнитное и электрические поля наиболее перпендикулярны и согласованы по амлитуде и фазе.
Антенной становится любой проводник, в котором текут токи переменной частоты. Максимальная эффективность излучения достигается там, где токи наиболее сильны и где они протекают в максимально приближенному к прямой линии проводнике, а потери в проводнике и конструктивных элементах антенны минимальны. Вывод из этого можно, с рядом оговорок и упрощений, сделать такой: лучшая антенна при прочих равных такая, которая представляет из себя относительно прямолинейную конструкцию элементов, расположенная вдали от не входящий в конструкцию антенны проводников, а на высоких частотах - еще и вдали от диэлектриков с высокими потерями. Если штырек слишком короткий (в длинах волны, а не в миллиметрах или дюймах), то токам негде течь и сопротивление излучения падает, падает и активная компонента импеданса, а реактивная растет до неприличных значений - согласовать трудно, а если получится (получится, все можно согласовать) - то все равно плохо, потому что почти все уйдет на потери в согласовании и почти ничего не пойдет в излучение.
Совпадение фаз или резонанс - крайне полезное свойство для упрощения согласования антенны, поэтому к нему всячески стремятся, но на саму способность к излучению это не влияет - излучает ток в проводнике антенны, а взаимозависимость тока и напряжения вполне очевидно подчиняется закону Ома, разве что к школьному представлению добавляется реактивная компонента с ее мнимыми числами.
Идем дальше. Ток в проводнике антенны формирует электромагнитное поле, не отдельное электрической и отдельное магнитное. Формирование поля зависит от распределения тока в проводнике антенны, а распределение тока зависит от размеров, формы и наличия реактивных элементов. Если проводник антенны свернут в спираль, как это часто делают для укорочения, то электромагнитное поле формируется более слабым, чем если проводник вытянут в линию. Если в проводник встроена реактивность, а это нередко необходимо для согласования, то там "ломается" распределение тока и опять же электромагнитное поле формируется слабее. Играясь с геометрическими размерами и формами можно достигать ненаправленного (изотропного) излучения или наоборот, формировать ярко выраженную направленность в заданную сторону - только за счет распределения токов в проводнике и, необязательно (но зачастую), добавляя паразитные элементы, например рупор облучателя и параболический рефлектор спутниковой антенны.
По поводу антенны из штырьков, конечно, я не имел ввиду исользовать их как чертвертьволновые антенны (они слишком коротки для 2,4 ГГц), я думал использовать их как констуктор для единой антенны. Основываясь на вашем 3 ответе, наверное можно из штырьков собрать конструкцию "змейки", чередуя замыкание по верху - джампером, по низу - перемычкой на плате. Таким образом можно нарастить до интересущей длины.
Желание такого подхода - сделать дешевый аналог штампованных или керамических антенн, и избежать полей в плате (обычный FR4, думаю, вносит заметные потери на СВЧ для антенн).
То, что излучает все, по чему идет ток, тоже использовал. Делал датчик газового баллона, в котором вся электроника внутри металлического патрона. В итоге я вывел BLE сигнал на линию питания, от которого питался датчик. В итоге RSSI был на уровне отладочной плате (хуже на 3-4 дБ).
Спасибо за развернутый ответ.
Змейка, не-прямой (обычно ради геометрического укорочения) проводник хуже формирует электромагнитное поле, потому что условные зоны, формируемые разными сегментами проводника, плохо складываются в единое целое и интерферируют между собой, как бы мешая друг другу вместо слаженной совместной работы. Отдельные сегменты змейки излучают энергию на другие сегменты змейки, которые эту энергию принимают (антенна же), токи от передатчика интерферируют с наведенными от самой себя токами, все это работает рассогласованно и как бы понемногу мешает само себе. Это, конечно, сильно упрощенное объяснение, но оно несильно далеко от происходящих в реальности процессов, объясняющих почему змейки, спиральки и тому подобные конструкции в принципе работают, но работают хуже, чем более близкие к идеальной прямой проводники. Почти идеально прямой проводник, не приближающийся к другим проводникам и более-менее перпендикулярный земляному полигону - это единый сегмент, слаженно формирующий электромагнитное поле по всей своей длине. Сгибать проводник можно, наиболее часто это нужно для геометрического укорочения, вопрос лишь в том, как это сделать с минимальным ущербом для формирования электромагнитного поля, чтобы выигрыш в компактизации был заметным, а потери от компактизации несущественными - здесь исключительно частный случай каждого разрабатываемого устройства. Например, в сотовых телефонах довольно часто забивают на качество антенн, полагаясь на плотное радиопокрытие местности опараторами связи, а потом удивляются, почему казалось бы дальнобойные диапазоны 850MHz или 900MHz не дают того желанного прироста дальности и так плохо работают в условной сельской местности - а все потому, что в реальных абонентских устройствах антенны, и без того переусложненные из-за многодиапазонности, часто делают "на отвали".
Почему на отладочных платах с 2,4 ГГц наиболее часто встречающаяся конфигурация - змейка? В габаритах там нет особого ограничения, в любом случае электрически согласовать можно и просто прямой отрезок, пусть его резонасная частота будет и отлична от 2.4.
Такой вопрос: при одних и тех же габаритах антенны на печатной плате что лучше - прямой проводник, согласованный с излучателем с помощью LC или хитрая антена с собственной резонансной частотой совпадающей с интересующей нас частотой?
И еще вопрос по антенне над платой, может тогда антенна в виде "скобы" вполне работоспособна?
Почему на отладочных платах с 2,4 ГГц наиболее часто встречающаяся конфигурация - змейка?
Это вопрос к разработчикам плат. Причин может быть много, включая относительно бездумное копирование некоего референсного дизайна, который как-то работает и всех устраивает.
В габаритах там нет особого ограничения, в любом случае электрически согласовать можно и просто прямой отрезок, пусть его резонасная частота будет и отлична от 2.4.
Намного проще, если согласование достигается формой и размерами дорожки-антенны.
Такой вопрос: при одних и тех же габаритах антенны на печатной плате что лучше - прямой проводник, согласованный с излучателем с помощью LC или хитрая антена с собственной резонансной частотой совпадающей с интересующей нас частотой?
Второе, потому что требуемые для согласования индуктивности и емкости часто невозможно выбрать из стандартных рядов, плюс естественная погрешность - от теоретически идеального согласования в симуляции на реальной плате с реальными компонентами ничего не останется. Сосредоточенные реактивности практически применимы на частотах намного ниже, где распределенные становятся проблематично габаритными, хотя чисто теоретически разницы, конечно, никакой быть не должно. Впрочем, распределенные реактивности и на коротких волнах (дины волн в десятки метров) не редкость.
И еще вопрос по антенне над платой, может тогда антенна в виде "скобы" вполне работоспособна?
Конечно. Разомкнутая скоба, у которой с одной стороны контакт, а с другой ничего (механически может быть припаяна к изолированной площадке, как обычно и делается), это по сути модификация все того же граундлейна, причем более эффективно укороченного, чем если укорочение достигается индуктивностью у основания. Для эффективной работы требуется хороший (большой) земляной полигон - вообще любой монополь сильно зависит от земляного полигона, если для него не предусмотрены специально электрические противовесы, с которым все становится намного лучше, но и намного габаритнее. Замкнутая скоба - совсем другая конструкция, это т.н. рамочная антенна, которая имеет свои преимущества и недостатки, но тут нужно помнить, что размер (длина периметра) рамки - скобы и замыкающей ее дорожки на плате, должны быть примерно равны длине волны, что для 2,4GHz составит примерно 12см, а вся конструкция должна находиться на приемлемом удалении от других проводников, включая и землю. Если рамка квадратная (необязательно), тор это получится квадрат со стороной примерно 3см. Рамка может быть круглой, треугольной или вообще произвольной формы при том же периметре, это немного влияет на импеданс и эффективность, но для первого приближения эти нюансы несильно важны.
На счет недостаточно номиналов для согласования - не особо согласен. Если ряд дросселей относительно прореженный, то у емкостей довольно плотный (если и 0,1пФ), для узкочастотных согласований номинал индуктивностей можно варьировать, ставя последовательно/параллельно подобранную емкость.Более того, согласование антенны на требуемый импеданс (вполне может быть отличный от 50 Ом, что типично для субгигагерцовых микросхем) не является самоцелью. Сначала я согласовывал антенны на 50 Ом (или указанное у производителя). Потом перешел на настройку антенны по RSSI. И обнаружил любопытное наблюдение, что хорошо согласованная на 50 Ом (-17- -20 дБ) антенна имеет худший RSSI, чем если резонанс сместить. Поэтому я сначала подрезаю/наращиваю антенну до резонанса вблизи требуемой частоты, грубо согласую на 50 Ом, потом варьирую номиналы по максимуму RSSI.
Если отвлечься от сложности электрического согласования, то какая антенна предпочтительнее - змейка с резонансном на 2.4 ГГц или тех же размеров прямой проводник? Размеры возьмем 20*50 мм.
На счет недостаточно номиналов для согласования - не особо согласен.
Лучше смотреть по конкретной ситуации, общего правила не получается. Мне кажется, что с распределенными реактивностями на частотах порядка 2.4GHz все очень намного проще с повторяемостью, то есть чисто практически лучше.
настройку антенны по RSSI
Согласование требуется для обеспечения нормальных режимов работы передатчика. Согласование желательно для снижения потерь на отражение и для снижения потерь в фидере. Смотрите, что для вас важнее, если нужно выбрать что-то одно.
змейка с резонансном на 2.4 ГГц или тех же размеров прямой проводник?
Нужно моделировать. Скорее всего прямой проводник лучше, но если хочется согласование - а вам вполне вероятно захочется, то змейка проще и повторяемее. Без моделирования не могу ответить уверенно.
Вопрос не совсем по теме. Вы занимались разработкой антенн на печатной плате для сотовой связи (много полос излучения)?
Не занимался. В существующей парадигме разработки сотовых телефонов создание эффективных антенн практически невозможно - для них недостаточно места и необязательно, но совсем нередко, они создаются по остаточному принципу, размещаясь где и как получится. Но даже если проектированию антенны уделяется повышенное внимание с соответствующим увеличением времени автономной работы (нужно меньше мощности на передачу в целом и меньше "переспрашивать" не принятые пакеты в частности), то все равно антенны часто закрыты между рукой и головой, попадающими в ближнюю зону (примерно одна длина волны) антенн. Наиболее страдают антенны низкочастотных диапазонов - условные 700~800~900MHz, от чего эти казалось бы "дальнобойные" диапазоны оказываются не такими уж и дальнобойными. Все это хоть как-то работает только за счет большого количества базовых станций операторов сотовой связи. Теперь вы знаете, почему я не проектирую антенны для сотовых телефонов - у меня непременно получится приличного размера торчащий из корпуса штырь как у радиостанций, с которым качество связи, особенно на низкочастотных диапазонах, получится несопоставимо лучше среднего телефона, но такой аппарат с такой антенной никто не купит.
Про антенны для самых маленьких