Практика антенны Фукса

[R1AIT]

Открыть эту тему меня заставило большое количество вопросов об этой антенне, которое мне задавали в других ветках форума при упоминании о ней. Поскольку в тех ветках обсуждались другие вопросы, обсуждать эту антенну стоит в отдельной ветке, что и делаю.
Изготовив некоторое количество экземпляров этой антенны я много экспериментировал с ней и с тех пор и по сей день успешно использую эти конструкции практически постоянно.
Вкратце о моем опыте с этой антенной можно почитать в моей статье, опубликованной в 32м выпуске CQ-QRP http://qrp.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=87
Хочется сразу акцентировать внимание интересующихся на несколько моментов, которые на первый взгляд могут показаться не существенными. С тех пор, как господин Фукс проводил свои эксперименты с этой конструкцией и даже запатентовал ее, прошло не мало времени. Случилось так, что эта конструкция не нашла широкого применения, а потому в течении достаточно большого количества времени в основном лишь упоминалась в различных публикациях, причем большей частью лишь в сравнении с другими антеннами и без подробного описания именно этой конструкции и ее работы. По этой причине конструкция обросла различными неточностями и элементами, которых не было в исходном варианте. Самым грустным при этом, оказалось то, что эти, на первый взгляд не существенные отличия, на самом деле превращают антенну Фукса в совершенно другие конструкции. Они по другому работают и обладают совершенно другими свойствами. Самый яркий пример - та самая статья из журнала Радио, "Неумирающая антенна Фукса". Об антенне Фукса там лишь упоминается в начале статьи и даже приведен ее рисунок. Однако далее, вся статья посвящена другим антеннам.
Не смотря на то, что использую эти антенны уже несколько лет и много с ними экспериментирую, еще на очень большое количество вопросов получить ответы мне пока не удалось. Эксперименты и измерения требуют времени, которого всегда не хватает. Возможно сообща у нас получится эту ситуацию поправить. Всегда готов поделиться своим опытом, и буду очень благодарен за описание своих впечатлений и результатов тем, кто таки построит такую антенну.

[БГ]

ибо про конструктивные особенности контура, наличие паразитных емкостей и подключенного к контуру фидера вместе с оплеткой ММана сама догадаться не может.

И вообще с моделировщиками надо поаккуратнее (на мой взгляд) - понимать не только формулы, но и физику процессов. Плюс помнить про ограничения, которые имеет любой моделировщик. Без такого понимания насчитать можно что угодно.

А входное сопротивление излучателя длиной полволны, запитываемого с конца, описано, наверное, ещё во времена, когда появилась "антенна Фукса". Во всяком случае про это можно почитать в "Введении в слоноведение" - послевоеный радиотехнический справочник Гундлаха и Мейнке (два тома), вышедший в переводе на русский кажется в самом начале 50-х...

[Valery12]

При подключённом вибраторе имеем Z = 29.63+j0.01 и ток источника 33.75-j0.01. Отключаю вибратор: Z= 4.55-j41.43 и ток 2.62+j23.85 .

А у меня получилось так:

- при подключенном вибраторе Z = 51.6.4 + 3.21j Ом SWR = 1.07, F=87.9 МГц;
- при отключении вибратора на той же частоте Z = 14,8 + 17.9j Ом, SWR = 3.84.

Это "Комнатный мини-Фукс" - катушка 5 витков толстого посеребренного провода и параллельно керамический подстроечник 5/15 пФ.
Длина вибратора 1.43м.
На первой картинке вибратор подключен, на второй отключен.
Резонансная частота контура F = 89.04 МГц,
с вибратором она понижается до F = 87.9 МГц.

[UT1LW]

UR5ZQV, Александр, добрый вечер. Увидел Ваше фото, а шо там налито в кружечке? Лейденская банка к ант. Фукса?

[Vlad UR 4 III]

1. Входное сопротивление полуволнового луча об'ективно существует, и является активным. В эквивалентную модель нашего четырехполюсника (параллельный колебательный контур) его можно включить как активное сопротивление нагрузки.

Если я правильно Вас понимаю, то имеем замкнутую цепь: источник - индуктивность - входное сопротивление луча - емкость - вторая клемма источника.
Сколько там намеряли входное симметричного волнового: 2 КОм, 5, 10 ?
Почему же по модели у меня Z = 30 Ом? Согласен, модель может врать. Что заложил, то и получил.
Но и у Валерия всего 50 Ом?

А Вы действиельно полагаете, что в Фуксе параллельный колебательный контур?

Vlad UR 4 III, Влад, шо Вы нам результаты "кота в мешке" подкладываете. Вы бы хоть модель приложили, типа как внизу.

Модель приведена ранее. До индивидуального обслуживания ещё не дошёл.

[Valery12]

Но и у Валерия всего 50 Ом?

Дык это после "согласования".

Подбирал точку подключения к катушке ( автотрансформаторный вариант Фукса).
В катушке 5 витков, сначала сделал отвод от двух витков, получился плохой КСВ.
Минимум КСВ получился при подключении к 0.7..0.75 витка.

Добавил.
Колебательный контур без вибратора в моем варианте имеет активное сопротивление на частоте резонанса
R = 3.48 кОм

Еще добавил.
Умножил 50 Ом на коэффициент трансформации по сопротивлению.
Расчетное сопротивление контура R=2.2 кОм.
Как получается такое большое различие не понятно.

[Vlad UR 4 III]

Да, я проверил. Знчит модель неправильная.

[UA4NE]

Если я правильно Вас понимаю, то имеем замкнутую цепь: источник - индуктивность - входное сопротивление луча - емкость - вторая клемма источника.

Нет, конечно.
Рисовать лень, пишу с телефона. У Валерия всё правильно.
Рисуем параллельный контур с отводом или от части витков катушки или от емкостного делителя, это неважно. Источник 50 ом включен в контур частично через отвод. Это вход четырехполюсника. Нагрузка активная (резистор) два, три или сколько там будет килоом - включена в контур полностью. Это выход четырехполюсника. Всё - в параллель. Эквивалентная схема антенны Фукса - наипримитивнейшая. Никаких последовательных ветвей в этой модели нет. Цель оптимизации - максимизировать мощность, рассеиваемую в резисторе нагрузки. Для этого нужно согласовать контур и по выходу с нагрузкой, и по входу - с источником.

Согласование по выходу выполняется подбором отношения L/C контура. Согласование по входу - подбором положения отвода. Процедура итерационная сходящаяся.

[LY1SD]

Колебательный контур без вибратора в моем варианте имеет активное сопротивление на частоте резонанса
R = 3.48 кОм

Попробуйте посчитать активное сопротивление контура через его Zв (волновое, характеристическое, равное квадратному корню из отношения L/C), а потом умножьте полученное значение Zв на реально измеренное значение Q при резонансе. Это и будет полным (эквивалентным) активным сопротивлением контура на частоте резонанса. Оно будет значительно больше (на величину Q), чем волновое.
Q контура проще всего посчитать через его ширину полосы пропускания по уровню -3db (~0,7 амплитуды АЧХ).

[Peter Pychtin]

Чувство радости переполняет меня - умеет же коллега мыслить рационально, а не ссылаться на "замкнутость цепи" неизвестно где находящуюся!

Вы правы, коллега, но только отчасти.

1.Как подсказали умные физики с форума dxdy,

Это же студенческий форум. У нас тут имеется высококвалифицирован ный физик - БГ, который, наверное, в состоянии оценить уровень форума, но ни Вы и ни я, когда-то прошедшие стандартный курс физики, такой оценки сделать не можем.

Можно показать, где Вы увидели параллельный контур?
Насчёт источников тока и напряжения - университетов не кончал. Определение этих источников знаю. Ваше предложение направьте Гончаренко и К - пущай подправит Маню.
И ещё - ни в коем случае не показывайте нашу переписку вашему работодателю.

Без параллельного контура, Ваша модель выеденного яйца не стоит. В источнике тока я не нуждаюсь, я и так могу преобразовать, но если Вам понадобится, то за определенную сумму Гончаренко согласится.
За моего работодателя не переживайте, его абсолютно не волнует, уровень Ваших знаний и навыков.

Напоследок сладкое. О количестве витков трансформатора.

Вот мотаем мы транс 1:4 по сопротивлению. Можно взять 2 витка первички и 4 вторички. А можно 5 и 10 или 10 и 20. Так сколько оптимально?
Тот же вопрос задавался и здесь. Да и я такой вопрос тоже пару раз задавал на форуме. Ответ появился кажется в теме о запорном дросселе при обсуждении ШПТЛ. Там приводилась методика расчёта транса. Всё оказалось довольно просто. Применительно к Фуксу канва расчёта следующая.

Если вы выбрали приемлемую индуктивность вторичной обмотки (контур Фукса), то считайте её реактивное сопротивление для данной частоты. Это и будет то сопротивление, с которым вам нужно согласовать 50 Ом вашего фидера, а не вымышленное входное сопротивление вибратора. Количество витков вторички считается на соответствующем калькуляторе. Далее, зная соотношение сопротивлений и количество витков вторички, извлекая квадратный корень из соотношения, определяем количество витков катушки связи (первичная обмотка).

Всего доброго!

Да это не сладкое, а пресное. Входное сопротивление полуволновой антенны со всеми соплями около 3000 Ом. Поэтому расчитываем нагруженную добротность для перекрытия диапазона, чтобы меньше крутить конденсатор, ну а далее по стандартной формулам расчитываем индуктивность и емкость. Прикидываем коэффициент трансформации сопротивления и считаем соотношение витков, т.е. корень квадратный из 3000/50 = 8. Так как коэффициент связи едва ли будет равен единице, то потребуется коррекция витков. Потом контроль и обыкновенный метод тыка.

Моделью антенны могут служить провод плюс параллельно включенные источник, емкость и индуктивность, можно прикинуть по вышеупомянутым формулам. Для подсчета КСВ надо установить значение сопротивления под которое расчитывалась нагруженная добротность. Для моделирования влияния емкости можно сделать небольшой отрезок провода соединеный с контуром через небольшую емкость. Настоящие мужикам для понимания принципа работы антенн, достаточно легко измеряемых и расчитываемых величин: напряжение, ток, сопротивление, напряженности поля.

[ra6foo]

Моделью антенны могут служить провод плюс параллельно включенные источник, емкость и индуктивность,

Модель по сути полный аналог модели провода с "одноклеммным" источником,
подключенным к торцу провода и также абсурдна, как и одноклеммное питание.
Ни подать мощность в провод при передаче, ни возбудить колебания в контуре
при приеме в такой модели невозможно.

Добавлено через 40 минут(ы):

И еще хочу добавить. Все говорят о необходимости резонанса контура.
Повторю, при резонансе антенна будет почти неработоспособна
и чем выше оптимальной добротность, тем более. Для максимальной
отдачи - приема мощности контур должен быть настроен выше рабочей частоты.