Хотя ЕН-Антенна используется уже в течение нескольких лет, много людей все еще не понимают новой концепции для этих антенн, потому что антенна Герца уже использовалась на протяжении более чем 120 лет.Также возникает вопрос, почему до этого не додумались раньше, а только теперь, после прошествия такого долгого времени использования антенн Герца?

 

Радиолюбители за все время сделали много важных изобретений и открытий. Я также внес посильный вклад в это дело, за прошедшие 56 лет, в течении котороых я имею позывной W5QJR. В свое время мной были предложены: шумовой мост для настройки антенн в 1967 году и высокоэффективная Loop антенна в 1984 году. Теперь я имею честь представить еще одну разработку, еще один проект, который принесет пользу каждому радиолюбителю. Я изобрел и запатентовал новую концепцию антенны, названную ЕН-Антенна . Обратите внимание, что это - концепция, а не специфическая антенна, и поэтому она применима ко всем антеннам этого класса. Чем это может помочь радиолюбителям? Это позволит сократить размер антенн, увеличить эффективность, увеличить полосу пропускания, уменьшить шум на приеме, и фактически устранить EMI. Возможно не все эти достоинства важны для Вас, но те, которые являются важными, оправдывают использование антенны, которая имеет все эти особенности. Слишком все замечательно, чтобы быть правдой? Именно об этом многие говорили, пока они фактически не использовали ЕН-антенну . Да, Вы можете теперь купить такую фабричную ЕН-антенну изготовленную в Италии или в Японии, но что еще более важно, Вы теперь можете сами изготовить такую антенну с очень небольшим расходом времени или денег.

Тед Харт (W5QJR)

ЗДЕСЬ переход на книгу Теда Харта "Введение в ЕН Антенны" ( 2005 г .)

Е Н -АНТЕННА - ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ:
Хотя ЕН-Антенна используется уже в течение нескольких лет, много людей все еще не понимают новой концепции для этих антенн, потому что антенна Герца уже использовалась на протяжении более чем 120 лет. Наиболее вероятная причина этого непонимания - несовершенное объяснение новой концепции. Также возникает вопрос, почему до этого не додумались раньше, а только теперь, после прошествия такого долгого времени использования антенн Герца? Этот документ определяет понятие ЕН-Антенны и выгоды от использования такой антенны. В действительности, ЕН-Антенна - не что иное как Антенна Герца, в которой происходит определенное фазирование полей, и которая позволяет создаваться полю непосредственно в антенне, извлекая из этого определенные выгоды. Рассмотрим подробнее работу на эквиваленте антенн, представленных на Фигуре 1. Обратите внимание на источник сигнала, он подключен к антенне через согласующее устройство. Оно необходимо для сопряжения (согласования) источника сигнала и импеданса антенны и для поворота фазы.

АНТЕННА ГЕРЦА:
Эквивалентная схема антенны Герца состоит из сопротивления излучения (RR) и из сопротивления потерь (RL), а в дополнение, есть индуктивности и емкости, обозначенные, соответственно, как + jXL и-jXC . Каждая из них имеет свои характеристики, являющиеся прямой функцией физических характеристик антенны. Маленькие антенны Герца - являются "большими конденсаторами" и "маленькими индуктивностями". В этом случае добавляется внешняя индуктивность, чтобы компенсировать емкостную реактивность, таким образом антенна строиться в резонанс. Резонанс используется для индикации, чтобы увидеть, что ток, идущий в антенну находится в фазе с приложенным напряжением, таким образом создавая максимальное поле, таким образом максимальная мощность переходит от источника к антенне. При увеличении размера антенны и таким образом увеличения индуктивности антенны, компенсируем внешнюю индуктивность и сводим ее на нет, при резонансе и физических размерах, равных около четверти (1/4) длины волны. Таким образом антенна входит в резонанс уже без внешней индуктивности. Эти большие антенны имеют высокое сопротивление излучения и более высокое сопротивление потерь. Если антенна является короткой по длине, но большой в диаметре, она будет иметь высокую емкость и маленькую индуктивность. Таким образом фактически увеличивается полоса пропускания. В укороченных антеннах, чем меньше внешняя индуктивность, тем меньше потери и тем больше эффективность системы (антенна + согласующее устройство) Функция, обозначенная как -JD, показывает изменение фазы между приложенным напряжением и током в антенне, вызванное естественной емкостью антенны. Это показывает, что поле Н антенны не совпадает с полем Е. Эта особенность всегда была неотъемлемой частью антенн Герца и всегда воспринималось как факт.

ЕН-АНТЕННА:
Антенна Герца преобразуется в ЕН-Антенну , добавлением фазового сдвига в цепи согласования …… добавляется (+JФ). Это отменяет эффект -JD. Когда фаза тока из источника отстает на 90 градусов относительно напряжения, это заставляет поля E и H антенны находиться в фазе. Это является критерием для излучения, как определено Poynting Theorem . Это, в свою очередь, приводит к появлению новых компонентов в антенне: добавляется сопротивление излучения, (RR), которое улучшает эффективность антенны и увеличивает ее полосу пропускания, и индуктивность (+ jXL ), добавленная из-за изменения фазы за счет естественной емкости антенны. Это фактически увеличивает емкость антенны, вычитаясь из - jXC , таким образом сокращая количество настроечных индуктивностей, необходимых в цепях согласования для резонанса системы. Таким образом сокращаются потери в катушках индуктивности и понижается Q. Этот компонент фактически увеличивается на квадратный корень из Q, для очень маленьких ЕН-Антенн , которые не имеют катушек из провода. Надо отметить, что вся ценность этого заключается в том, что удалось добавлением компонентов к классической антенне Герца получить новые свойства в новой антенне. Например, маленький ЕН-диполь не имеет почти никаких катушек из-за тока в очень коротких проводниках. Поскольку маленькая ЕН-Антенне не создает поле H в сосредоточенной катушке, это может быть очень маленькая и высокоэффективная антенна с большой полосой пропускания. Далее, так как концепция переносит отдаленные поля антенны к самой антенне, то поле не создается далеко от антенны, и таким образом EMI - фактически исчезает. Таким образом, если ЕН-Антенна используется как приемная, антенна не реагирует на местные поля Е и Н и это обепечивает превосходное соотношение сигнал/шум.

РЕЗЮМЕ:
РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ ЕН-АНТЕННОЙ И АНТЕННОЙ ГЕРЦА

Напряжение и ток, приложенные к антенне Герца находятся в фазе, поэтому поля E и H не находятся в фазе, таким образом излучение происходит на большом расстоянии от антенны. Надлежащие изменения в питании антенны, позволяют видоизменить антенну Герца, чтобы она стала ЕН-Антенной , где существует задержка фазы в 90 градусов между током и напряжением, приложенными от источника и таким образом создающими поля Е и Н в фазе, поэтому ЕН-антенна способна отдавать мощность от передатчика непосредственно в поле. Это - является основным. запатентованным отличием ЕН-Антенны .

ФИЗИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЕН ПОЛЯ АНТЕНН
Чтобы лучше понять концепцию ЕН-Антенны , необходимо рассмотреть поля E и H. Обратите внимание, на рисунке ниже, у антенны Герца, поле E образуется приложенным напряжением. Поле HL образуется током через индуктивность проводника антенны, таким образом это вызывает отставание фазы. Поле HD образуется током через естественную емкость антенны, что также ведет к повороту фазы в противоположную сторону.

На этом рисунке мы можем видеть, что излучение не может происходить в антенне Герца, потому что поля E и H не находятся в фазе. На этом рисунке мы только рассматриваем создаваемые поля и не рассматриваем их амплитуды. Далее мы видим, что в ЕН-антенне изменилась фаза тока, относительно приложенного напряжения. Это заставляет HL поле быть сдвинутым на 90 градусов, и в общей сложности, оно сдвигается на 180 градусов, относительно приложенного напряжения. HD поле имеет поворот фазы также на 90 градусов и находится в фазе с приложенным напряжением. Другими словами, HL/HD вектор смотрит в противоположные стороны. Казалось бы, что HL вектор вычитается из HD, так как они повернуты на 180 градусов друг относительно друга. Это было бы так, если бы амплитужы их были равны,однако известно, что поле H любой антенны, образуется током, через естественную емкость антенны. Как свидетельство этого, очень маленький диполь ЕН-антенны не имеет почти никакой катушки индуктивности, таким образом HL - почти равно 0. E и HD находятся в фазе, излучение создается в антенне. Это также говорит о том, что мы имеем очень эффективную антенну, так как нет почти никакого сопротивления потерь, связанных с HD. Далее, E и HD находятся в фазе, что позволяет излучать мощность, создается большое сопротивление излучения, благотворно влияющее на эффективную передачу мощности от ЕН-Антенны в пространство. Соблюдаются все необходимые физические соотношения между полями E и H, чтобы антенна излучала, в соответствии с Poynting Theorem . Вышеупомянутое положение не могло бы быть достигнуто, если бы было опережение фазы в ЕН согласовании, а не отставание. Это также свидетельствует, что поле H всех антенн образуется током через емкость антенны. Каков минимальный размер ЕН-Антенны ? Это определяется допустимой неэффективностью для конкретного использования, которое диктуется емкостью антенны и потерями во внешней индуктивности. Как сказано выше, очень маленькая ЕН-антенна не имеет потерь в проводниках, таким образом потери образуются только в элементах фазирования . Это очень маленькая часть потерь, выражающаяся долями децибела. Для примера, ЕН-диполь Антенна в 0.005 длины волны и диаметром 1/3 длина элемента имеет излучение большее, чем обычный четвертьволновый диполь Герца.

Вышесказанное полностью определяет концепцию ЕН-Антенны


Синтез Векторов Полей
Следующие условия необходимы для успешного создания Векторного Синтеза:
1) Оба поля, E и H должны пересекаться с определенными уровнями.
2) Поле H должно быть под правильным углом, к вектору Е поля.
3) Поля E и H должны согласовываться с 377 Омами.
4) Поля E и H должны иметь одно и тоже искривление.
5) Поля E и H должны быть в фазе.

10-28-02 Тед Харт (W5QJR)

перевод: В. Кононова (UA1ACO)



Рейтинг@Mail.ru
Rambler's Top100