Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zysk anteny nadawczej - jak to jest?

sdd 28 Sep 2019 00:22 2889 30
  • #1
    sdd
    Level 15  
    Zastanawiam się, jak to jest z zyskiem anteny nadawczej. O ile w przypadku anteny odbiorczej jestem w stanie sobie wyobrazić, że odpowiednio skonstruowana antena 'łapie" więcej prądu w.cz. niż antena porównawcza, o tyle nie jestem w stanie sobie wyobrazić, że ta sama antena - nie wiadomo nawet jak by była wymyślna, pracując jako antena nadawcza, jest w stanie wypromieniować więcej, niż prawidłowo zestrojona, z SWR-em bliskim 1, antena porównawcza. W końcu jeśli nadajnik nadaje z mocą 100W, to IMHO żadna antena nie wyczaruje w eterze 200W. Choćby nie wiem co.
    Można, owszem, poprzez KIERUNKOWOŚĆ - czy to horyzontalną, czy wertykalną, czy taką i taką, SKUPIĆ wiązkę fal i wtedy - W TYM KIERUNKU uzyskać wyższe natężenie pola, aniżeli antena porównawcza, ale z jakiej racji nazywać to ZYSKIEM??? Mocy wypromieniowało się dokładnie TYLE SAMO. Tak więc, czy zamiast mówić o zysku, nie powinniśmy tego określać mianem "współczynnika skupienia" bądź synonimicznie?
  • #2
    c2h5oh
    Moderator
    Zrozumiesz to poprzez analogię do układów optycznych.
    Wiesz jak działa soczewka? Podobnie (analogicznie) działają układy antenowe.
    Teorię znajdziesz tutaj:
    http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty2/0067/main.html
    od strony 843.
    Jaśniej tego nie da się wytłumaczyć. Jeżeli wyjaśnienia z książki Ci nie pomogą to sobie odpuść to zagadnienie :).
  • #3
    sdd
    Level 15  
    c2h5oh wrote:
    Zrozumiesz to poprzez analogię do układów optycznych.
    Wiesz jak działa soczewka?


    No a co ja innego napisałem?

    napisałem przecież:

    sdd wrote:
    (...) SKUPIĆ wiązkę fal i wtedy - W TYM KIERUNKU uzyskać wyższe natężenie pol (...) nie powinniśmy tego określać mianem "współczynnika skupienia"


    W przypadku soczewki też można mówić o zysku w kontekście odbiorczym. Np. słabe gwiazdy, ciemniejsze niż 6 mag stają się widoczne dzięki skupieniu przez dużą soczewkę, czy zwierciadło.
    Ale ta sama soczewka czy zwierciadło nie sprawi, że zapałka oświetli salę balową niczym tysiąc świec. Co najwyżej można jej światło skupić na jeszcze mniejszej powierzchni, no ale to wtedy znów raczej odbiór a nie nadawanie.

    Tak więc mówienie o zysku przy nadawaniu jest mylące - powinniśmy raczej mówić o skupianiu czy koncentracji mocy bądź pola a nie o zysku. Całkowicie sprawna antena nie wypromieniuje więcej pola niż wynika z dostarczonej mocy. Kwestia tylko, czy się to skupi (kosztem utraty dookólności czy sferyczności), czy rozproszy.
  • #4
    SP5IT
    VIP Meritorious for electroda.pl
    sdd wrote:
    Całkowicie sprawna antena nie wypromieniuje więcej pola niż wynika z dostarczonej mocy.
    Tu przydaje się miernik natężenia pola. Przy antenach o różnym zysku i tej samej mocy dostarczonej natężenie pola będzie inne.
    M
  • #5
    sdd
    Level 15  
    SP5IT wrote:
    sdd wrote:
    Całkowicie sprawna antena nie wypromieniuje więcej pola niż wynika z dostarczonej mocy.
    Tu przydaje się miernik natężenia pola. Przy antenach o różnym zysku i tej samej mocy dostarczonej natężenie pola będzie inne.
    M


    łączna całka z pola po całej sferze będzie inna?

    Dodano po 21 [minuty]:

    Ja to widzę tak. Lecę sobie balonem np. na wysokości 1 km. Mam doskonale sprawną antenę izotropową (0 dBi, -2,14 dBd) i nadajnik o mocy 1W. Prowadzę łączności z różnymi korespondentami - na wschód, na zachód, na północ, na południe. Z korespondentami na ziemi pode mną oraz innymi balonami lecącymi nade mną.
    W pewnym momencie zmieniam antenę na dipol półfalowy (2,14 dBi, 0 dBd) w polaryzacji V. Co się teraz dzieje? Moi korespondenci wokół, lecący na tej samej wysokości odnotowują wzrost wskazań S-metru sugerujący kilkadziesiąt % większą moc mojego nadajnika (a to wciąż 1W). Moi korespondenci na ziemi, ale daleko ode mnie ze wszystkich stron świata też odbierają mnie nieco lepiej. Ale za to korespondenci pode mną na ziemi i lecący nade mną już mnie nie słyszą, ani ja ich. Czy to zysk? czy strata, czy - per saldo - ZERO?

    Prawdziwy ZYSK nastąpiłby tylko wtedy, gdybym - pozostając przy kulistej antenie izotropowej podłączył WZMACNIACZ mocy, albo "dołożył do pieca" w nadajniku...
  • #6
    c2h5oh
    Moderator
    Czyli po prostu nazewnictwo Ci nie pasuje?
  • #7
    Novile
    Level 34  
    sdd wrote:
    łączna całka z pola po całej sferze będzie inna?
    Bardzo fajnie "alkohol" porównał to wszystko do optyki, ale kolega autor tematu jest z zamiłowania matematykiem widzę.
    Zatem ja to wyjaśnię matematycznie, nic prostszego.
    Proszę sobie wyobrazić energię doprowadzoną do anteny w postaci klocków( sześcinów) o boki "a" , następnie proszę sobie zbudować z tych klocków stożek o wysokości "h" i polu podstawy D a teraz tak samo, tylko nie stożek tylko walec z tej samej ilości klocków tylko o polu podstawy 1/4D .Teraz pytanie i zarazem odpowiedź- co będzie miało większą wysokość? Czy wysokość walca będzie wynosić h czy >h?
    Na tej samej zasadzie działa zysk anteny nadawczej, zagęszcza wiązkę w danym jednym kierunku i porządkuje nośniki energii pola elektromagnetycznego jakby ustawiając je z "trąbki" w "rurę" w danym kierunku dzięki czemu zasięg jest dużo dalszy bo wiązka tak uporządkowana jest dłuższa w płaszczyźnie poziomej do wiązki rozproszonej. Jest ona bardziej zagęszczona i dłuższa zarazem.
  • #8
    William Bonawentura
    Level 33  
    sdd wrote:
    Moi korespondenci na ziemi, ale daleko ode mnie ze wszystkich stron świata też odbierają mnie nieco lepiej. Ale za to korespondenci pode mną na ziemi i lecący nade mną już mnie nie słyszą, ani ja ich. Czy to zysk? czy strata, czy - per saldo - ZERO?

    Prawdziwy ZYSK nastąpiłby tylko wtedy, gdybym - pozostając przy kulistej antenie izotropowej podłączył WZMACNIACZ mocy, albo "dołożył do pieca" w nadajniku...


    Jeśli stosujesz antenę kierunkową to znaczy, że promieniowanie w pewną część sfery było zbędne. Czyli było stratą. Zastosowanie anteny kierunkowej pozwoliło na wyeliminowanie straty i dało zysk.

    Popełniasz błąd logiczny - jeśli oczekujesz zasięgu dookolnego to nie możesz po prostu zastosować anteny kierunkowej.
  • #9
    zworys
    Level 39  
    Wytłumaczenie jest proste. Jako wzorzec masz antenę izotropową promieniującą ten 1 W jednakowo we wszystkich kierunkach przestrzeni. Otrzymujesz w miejscu odbioru poziom X uV. Teraz zamiast tej anteny stosujesz kierunkową i otrzymujesz poziom Y kilka razy większy niż poprzedni - dalej z tego samego 1 W. Czyli dla anteny izotropowej musiałbyś podnieść moc ileś tam razy, żeby zapewnić taki sam poziom Y w miejscu odbioru. Różnica poziomów mocy dla kierunkowej i anteny izotropowej jest naszym zyskiem - bo nie musimy podnosić mocy nadajnika, a mamy w miejscu odbioru większy poziom sygnału niż z anteny wzorcowej. Ten 1 W nie jest rozpraszany we wszystkie strony, tylko wysyłany w określonym kierunku (czasem jest to bardzo wąska wiązka).
  • #10
    sdd
    Level 15  
    No to widzicie - ja bym chętnie zaproponował inny sposób podawania parametru anteny - zamiast albo obok obecnego "zysku", oznaczającego (wyrażoną logarytmicznie) krotność natężenia sygnału w "najlepszym" kierunku w porównaniu z takimż najlepszym kierunkiem anteny porównawczej (dowolnym, gdy porównawczą jest antena izotropowa) podawałbym wielkość będącą stosunkiem (ilorazowo bądź też logarytmicznie podanym) - powierzchni teoretycznej bryły przestrzennej, będącej zbiorem punktów w przestrzeni, w których natężenie pola jest jednakowe.

    Czyli - biorąc dajmy na to, jako porównawczą, antenę izotropową a jako antenę mierzoną dipol - byłby to stosunek pola powierzchni pewnej bryły toroidalnej do pola powierzchni sfery. Oczywiście lepszy sens praktyczny mógłby mieć odwrotny stosunek. Byłby to taki "współczynnik koncentracji wiązki" anteny.
  • #12
    sdd
    Level 15  
    zworys wrote:
    sdd wrote:
    Czyli - biorąc dajmy na to, jako porównawczą, antenę izotropową a jako antenę mierzoną dipol

    Błąd - obie te anteny są antenami wzorcowymi, poczytaj o pomiarach anten.


    A co ty wygadujesz. Dipol może być i wzorcową (wtedy 0 dBd) i mierzoną (2,14 dBi).
  • #13
    zworys
    Level 39  
    Tylko że po to je się rozróżnia żeby nie było "pomieszania z poplątaniem" . Jeśli chcesz stosować porównania i łatwo to zobrazować to jako mierzoną możesz przyjąć antenę mikrofalową stosowana w profesjonalnych systemach, opartą na wycinku paraboloidy. Tam wiązka promieniowania zawiera się w zaledwie kilku stopniach.
  • #14
    ElekTrick
    Level 20  
    sdd wrote:
    Czyli - biorąc dajmy na to, jako porównawczą, antenę izotropową a jako antenę mierzoną dipol - byłby to stosunek pola powierzchni pewnej bryły toroidalnej do pola powierzchni sfery. Oczywiście lepszy sens praktyczny mógłby mieć odwrotny stosunek. Byłby to taki "współczynnik koncentracji wiązki" anteny.
    Ale co mi da analizowanie pól powierzchni? Mnie interesuje zysk - jako zmienna np. do obliczania bilansu łącza. Ewentualnie może mnie interesować szerokość wiązki -3dB albo kształt charakterystyki - ale to są osobne parametry.
  • #15
    sdd
    Level 15  
    No dobra - a ugryźmy sprawę od innej strony.

    Czy zysk RX jest zawsze tożsamy z zyskiem TX?

    Wyobraźmy sobie sytuację. Łączymy synfazowo 4 anteny Yagi - dajmy na to o zysku 5 dB każda. Jedną kierujemy na północ, drugą na wschód i tak dalej. W odbiorze mamy ewidentnie zysk, bo z czterech kierunków sygnał wzmacnia się nam ponad trzykrotnie. Ale teraz nadajemy - i moc się rozprasza - w każdą antenę idzie tylko 1/4 mocy (czyli jakby z tłumieniem ~6dB).

    Albo inny przykład. Stawiamy las np. 100 anten GP. Daje to wzmocnienie w odbiorze 20 dB. Ale nadajemy poprzez ten (synfazowo oczywiście) połączony las - no i każda z anten dostaje tylko jedną setną (-20 dB) sygnału. Łącznie wypromieniowujemy tyle samo mocy, co z jednej anteny. Dodatkowo zakładamy, że rozmieszczenie nie jest kolinearne, ale jak to w lesie, anteny "rosną' koło siebie...
  • #16
    zworys
    Level 39  
    Kombinujesz kolego jak koń pod górkę... Czego te absurdalne przykłady dowodzą? W sumie niczego. Taki "las" można postawić z innego powodu - jedna antena nie jest w stanie wypromieniować podawanej przez nas mocy lub chcemy testować pewne zjawiska jak Amerykanie na Alasce.
    sdd wrote:
    Łącznie wypromieniowujemy tyle samo mocy, co z jednej anteny. Dodatkowo zakładamy, że rozmieszczenie nie jest kolinearne, ale jak to w lesie, anteny "rosną' koło siebie...

    W tym wypadku powinieneś wziąć pod uwagę że niewłaściwie rozmieszczone anteny będą nawzajem osłabiały swoje pole więc ten zysk może być ZNACZNIE mniejszy niż szacowany.
    sdd wrote:
    Wyobraźmy sobie sytuację. Łączymy synfazowo 4 anteny Yagi - dajmy na to o zysku 5 dB każda. Jedną kierujemy na północ, drugą na wschód i tak dalej. W odbiorze mamy ewidentnie zysk, bo z czterech kierunków sygnał wzmacnia się nam ponad trzykrotnie. Ale teraz nadajemy - i moc się rozprasza - w każdą antenę idzie tylko 1/4 mocy (czyli jakby z tłumieniem ~6dB).

    Nie do końca - każda z tych anten wyróżnia określony sektor w którym poziom sygnału jest znacznie większy... i w nim mamy ten zysk. Tyle że synfazowe anteny z zasady sprzęga się w jednym kierunku właśnie w celu zwiększenia zysku. Takie wykierowanie w cztery strony świata to już nie jest typowy układ synfazowy.
  • #17
    User removed account
    Level 1  
  • #18
    sdd
    Level 15  
    _cheetah_ wrote:

    Sorki, ale zasada zachowania energii jeszcze (chyba) obowiązuje.


    Oczywiście, że obowiązuje.

    To tak jak z łapaniem wody. Jeśli w dużym ogródku postawimy 1000 pustych wiaderek, to złapiemy 1000x więcej deszczówki niż gdybyśmy postawili jedno wiaderko.

    Ale jeśli mamy jedno wiaderko wody, to nie napełnimy nim 1000 pustych wiaderek.
  • #19
    User removed account
    Level 1  
  • #20
    ElekTrick
    Level 20  
    sdd wrote:
    To tak jak z łapaniem wody. Jeśli w dużym ogródku postawimy 1000 pustych wiaderek, to złapiemy 1000x więcej deszczówki niż gdybyśmy postawili jedno wiaderko.

    Ale jeśli mamy jedno wiaderko wody, to nie napełnimy nim 1000 pustych wiaderek.
    To nie tak. 1000 wiaderek w ogródku to 1000 sfazowanych anten - pracujących równolegle, bo deszcz pada zazwyczaj z góry. Sygnał też przychodzi z jednego kierunku. Stąd dołożenie anten (sfazowanych - żeby pracowały razem, a nie jedna przeciwko drugiej) w kierunku przychodzenia sygnału zawęża wiązkę i zwiększa efektywną aperturę, ale anteny umieszczone np. pn-pd-wsch-zach nie będą pracowały "razem" - bo tylko jedna (co najwyżej dwie, ale wtedy obie trochę bokiem) będzie skierowana w stronę przychodzącego sygnału.
  • #21
    sdd
    Level 15  
    No tak - ale tak czy inaczej. te wiaderka dadzą nam zysk w sytuacji, gdy jesteśmy ODBIORCAMI lecącej "z nieba" wody. Wtedy zwiększenie obszaru odbioru - w postaci synfazowego układ 1000 wiaderek da nam zysk 30 decybeli względem jednego wiaderka.

    Gdy jednak to my emitujemy wodę (jesteśmy NADAWCAMI wody) - i mamy jej zawsze tyle samo - to zwiększenie obszaru nawadniania nie rozmnoży nam wody. Jeśli jednym wiaderkiem będziemy chcieli podlać cały obszar, na którym stoi 1000 wiaderek, to na 1 metr kwadratowy dostarczymy 1000 razy mniej wody. Czyli zysku nie będzie. Nic nam nie da przy tym posiadanie tego tysiąca wiaderek
  • #22
    zworys
    Level 39  
    sdd wrote:
    mamy jej zawsze tyle samo - to zwiększenie obszaru nawadniania nie rozmnoży nam wody. Jeśli jednym wiaderkiem będziemy chcieli podlać cały obszar, na którym stoi 1000 wiaderek, to na 1 metr kwadratowy dostarczymy 1000 razy mniej wody. Czyli zysku nie będzie. Nic nam nie da przy tym posiadanie tego tysiąca wiaderek

    Tu jest podstawowy błąd. Gdy nadajemy anteną z zyskiem to nie lejemy wody wszędzie równo i jednakowo tylko znacznie więcej tej "wody" spada na określony interesujący nas obszar. Wylewamy ją w większej ilości na pewien wyróżniony przez nas obszar i na nim ilość tej wody jest większa niż byśmy lali równo jak anteną wzorcową.
  • #23
    sdd
    Level 15  
    zworys wrote:
    interesujący nas obszar.


    Zakładamy, że jestem wodnym "broadcastem" i interesuje mnie nadawanie dookólne?

    Przy odbiorze też chcę łapać, skąd tylko leci
  • #24
    SP5IT
    VIP Meritorious for electroda.pl
    To stawiasz antenę dookólną.
  • #25
    zworys
    Level 39  
    sdd wrote:
    Zakładamy, że jestem wodnym "broadcastem" i interesuje mnie nadawanie dookólne?

    Świetnie, tylko nawet dla anteny dookólnej jej konstrukcja i posadowienie powoduje że woda nie jest rozlewana równo jak w antenie wzorcowej ale w pewnych obszarach mocniej i to daje zysk anteny dookólnej. Zobacz symulacje promieniowania anten w zależności np. od wysokości posadowienia.
  • #26
    SP1AQU
    Level 21  
    Kolego sdd: za dużo filozofowania.
    W przypadku anten nie ma mowy o "jakimś zysku" - jest natomiast mowa o zysku kierunkowym - w literaturze polskiej, "directional gain" w anglosaskiej, "Richtungsgewinn" w niemieckiej.
    Zysk kierunkowy nie daje rozmnożenia mocy, lecz koncentrację energii na zadanym kierunku.
    Analogia do układów optycznych jest jak najbardziej zasadna. Rozważ sobie zasadę działania reflektora teatralnego wyposażonego w soczewkę oraz odbłyśnik.
    Jeśli to za skomplikowane zadanie, to lepiej zmień zainteresowania, bo szkoda bić pianę.
  • #27
    algemon
    Level 3  
    Przeczytałem wiele postów o zysku anteny i mam pytanie jako laik czy zysk jest głównie istotny przy nadawaniu czy też przy nasłuchu skanerem np Unidenem 125

    Moderated By c2h5oh:

    Regulamin punkt 3.1.19. Nie wysyłaj wiadomości w tematach archiwalnych, jeśli jest to kolejne pytanie, w szczególności inne niż osoby pytającej. Z racji szacunku do pytającego załóż własny temat. Możesz dopisać tylko sposób rozwiązania problemu.

  • #28
    c2h5oh
    Moderator
    algemon wrote:
    ... czy zysk jest głównie istotny przy nadawaniu czy też przy nasłuchu skanerem np Unidenem 125


    Oczywiście. Fizyka działa w obie strony.
  • #29
    William Bonawentura
    Level 33  
    algemon wrote:
    Przeczytałem wiele postów o zysku anteny i mam pytanie jako laik czy zysk jest głównie istotny przy nadawaniu czy też przy nasłuchu skanerem np Unidenem 125


    To wszystko zależy od tego co chcesz nasłuchiwać. Jeśli jedną stację to możesz użyć mocno kierunkowej konstrukcji np. Yagi która ma duży zysk. Jeśli dookolnie to możesz zawężać charakterystykę tylko w płaszczyźnie pionowej.
  • #30
    algemon
    Level 3  
    Jaką dobrą antenę na 2 metry polecacie, mam skaner uniden 125 ale myślę o licencji aby mógł rozmawiać też . mieszkam w małym mieście 80Km od warszawy w domu jednopiętrowym , antena będzie na dachu na sztycy metalowej o dł 5m.
    A jaką do samochodu, jak podłączyłem moją antenę CB to niewiele usłyszałęm tyle samo co na tej antenie krótkiej od skanera. Czyli antena CB się nie nadaje na 2 metry ja wiem , że jest na 27.180 MHz a 2 metry to 145.000 MHz