Антенна (Две ортогональные катушки)

[metoflex]

Здравствуйте Уважаемые форумчане!

Имеется антенна, в виде двух ферритовых брусков с обмотками, расположенных ортогонально, по отношению друг к другу. Не очень понимаю, с т.зрения физики, как получается круговая диаграмма направленности, при суммировании сигналов, наводимых на обмотки, с предшествующим суммации сдвигом фазы сигнала наводимого на одну из обмоток, с помощью фазовращателя, на 90 градусов, относительно сигнала наводимого на вторую обмотку. Так вот я не очень понимаю как так с помощью только одного фазового сдвига сигнала, наводимого на одну из обмоток антенны и последующей суммацией сигналов (одного после ФВ, другого напрямую с обмотки (фактически векторная сумма)), мы можем получить круговую диаграмму направленности, из ДН в виде восьмерок, ортогональных друг по отношению к другу.

Буду весьма благодарен, если вспомогательное разъяснение принципа подкрепите аналитическими выводами (или хотя бы ссылками на книги, в которых про такой способ получения круговой ДН можно почитать). По возможности аналитику приведите пожалуйста, у меня вывод очень сумбурный и не строгий (мне его дали на предприятии где сия штуковина используется, только вот никто из антенщиков внятно и четко не может ни аналитически, ни физически объяснить как же это все умудряется работать. Разводят руками, говоря что все работает, всегда так делаем и все. А почему, как и зачем, им это не важно, важен результат. Мне такая позиция не понятна, если не сказать, что она мне неприятна, т.к. привык разбираться во всем досконально, но вот такой вопрос ни с какой стороны подрубить не получается. Помогите пожалуйста!).

Немного смотрел антенные гониометры и корреляционные антенны. Вот только не очень все это смог привязать к своему случаю (хотя гониометру, чувствую очень близки к тому, что у меня имеется) и воссоздать в воображении картинку.

Заранее весьма и весьма Вам благодарен!

[DMJ]

Имеем две диаграммы-восьмёрки, направленные перпендикулярно (под углом 90 град). В направлениях 0 и 180 град первая антенна даёт максимальную амплитуду (условно, 100 %), вторая - 0, при суммировании получаем 100 %. В направленях 90 и 270 град. роли меняются: вторая - 100 %, первая 0. Сумма 100 %. В направлениях 45, 135, 225 и 315 град. обе антенны дают по 70,7 % (в корень из 2 раз меньше), но в двух из этих направлений их сигналы синфазны, а в двух других - противофазны. Поэтому в сумме получим восьмёрку, повёрнутую на 45 град, с максимумами 141 % (в корень из 2 раз больше, чем исходная). Но если перед суммированием взаимно сдвинуть фазы двух принятых сигналов на fi=90 град., то сумма уменьшится в cоs(90)=0,707 раз, т. е. до 100 %, а разность (там, где сигналы исходно были противофазны) увеличится пропорционально sin(90)=0,707 до тех же 100 %. Аналогично выравняются значения суммарного сигнала и в других направлениях. Диаграмма станет круговой.

Мог бы написать точные формулы, но здесь это не очень удобно делать. Смотрите в вузовских учебниках по антеннам, там это есть.

[Nick UA3TW]

Можно также показать с помощью комп. модели MMANA. Диаграмма будет даже шаровая, если смотреть только по горизонтальной поляризации.

[metoflex]

Имеем две диаграммы-восьмёрки, направленные перпендикулярно (под углом 90 град). В направлениях 0 и 180 град первая антенна даёт максимальную амплитуду (условно, 100 %), вторая - 0, при суммировании получаем 100 %. В направленях 90 и 270 град. роли меняются: вторая - 100 %, первая 0. Сумма 100 %. В направлениях 45, 135, 225 и 315 град. обе антенны дают по 70,7 % (в корень из 2 раз меньше), но в двух из этих направлений их сигналы синфазны, а в двух других - противофазны. Поэтому в сумме получим восьмёрку, повёрнутую на 45 град, с максимумами 141 % (в корень из 2 раз больше, чем исходная). Но если перед суммированием взаимно сдвинуть фазы двух принятых сигналов на fi=90 град., то сумма уменьшится в cоs(90)=0,707 раз, т. е. до 100 %, а разность (там, где сигналы исходно были противофазны) увеличится пропорционально sin(90)=0,707 до тех же 100 %. Аналогично выравняются значения суммарного сигнала и в других направлениях. Диаграмма станет круговой. Мог бы написать точные формулы, но здесь это не очень удобно делать. Смотрите в вузовских учебниках по антеннам, там это есть.
cоs(90)=0,707 раз, т. е. до 100 %, а разность (там, где сигналы исходно были противофазны) увеличится пропорционально sin(90)=0,707 до тех же 100 Вообще косинус и синус указанных углов соответственно нуль и единица. Очень прошу напишите учебники, глде имеется данная информация или, если можете, на листке от руки напишите формулы и приложите фото в сообщение. Очень нужно.


Можно также показать с помощью комп. модели MMANA. Диаграмма будет даже шаровая, если смотреть только по горизонтальной поляризации. Скажите пожалуйста какой раздел в книгах по антеннам штудировать?

[Nick UA3TW]

DMJ хорошо все написал, я все понял. Боюсь, больше ничем не помогу. Физика то вроде простая. И векторное сложение полей, с учетом разности фаз. Если вывести общую формулу для любого угла, а не только кратных 45 градусам, то это для меня будет сложно. Я только помню, как на лекции выводили формулу диаграммы элементарного диполя, а потом полуволнового диполя, и помню, что они отличались, но на какие-то крохи. (Элементарный - это который много меньше длины волны). Какая из них представляла точное уравнение круга, и представляла ли, не помню. Если Вам надо для собственного интереса, для общего развития, то можно попытаться еще разок объяснить на пальцах, хотя DMJ и так хорошо объяснил, нужно лишь сосредоточиться и разобраться, а если для ответа на экзамене - то увы, не смогу.

[metoflex]

DMJ хорошо все написал, я все понял. Боюсь, больше ничем не помогу. Физика то вроде простая. И векторное сложение полей, с учетом разности фаз. Если вывести общую формулу для любого угла, а не только кратных 45 градусам, то это для меня будет сложно. Я только помню, как на лекции выводили формулу диаграммы элементарного диполя, а потом полуволнового диполя, и помню, что они отличались, но на какие-то крохи. (Элементарный - это который много меньше длины волны). Какая из них представляла точное уравнение круга, и представляла ли, не помню. Если Вам надо для собственного интереса, для общего развития, то можно попытаться еще разок объяснить на пальцах, хотя DMJ и так хорошо объяснил, нужно лишь сосредоточиться и разобраться, а если для ответа на экзамене - то увы, не смогу. Уважаемый как вы смогли его понять, если он пишет следующие соображения, противоречащие элементарной математике:"cоs(90)=0,707 раз, т. е. до 100 %, а разность (там, где сигналы исходно были противофазны) увеличится пропорционально sin(90)=0,707 до тех же 100" С каких это пор у нас косинус и синус угла в девяносто градусов, теперь 0.707 стали?? Это справедливо только для угла в 45 градусов (или ПИ/4, что тождественно, но только в радианах выражено).Собственно как минимум с этого момента я уже понять не могу, т.к. не могу себе представить и припомнить ни единой системы координат, в которой "cоs(90)=0,707", а "sin(90)=0,707". Явное логическое противоречие с определением, косинуса и синуса, вводимых в элементарной математике.
DMJ хорошо все написал, я все понял. Боюсь, больше ничем не помогу. Физика то вроде простая. И векторное сложение полей, с учетом разности фаз. Если вывести общую формулу для любого угла, а не только кратных 45 градусам, то это для меня будет сложно. Я только помню, как на лекции выводили формулу диаграммы элементарного диполя, а потом полуволнового диполя, и помню, что они отличались, но на какие-то крохи. (Элементарный - это который много меньше длины волны). Какая из них представляла точное уравнение круга, и представляла ли, не помню. Если Вам надо для собственного интереса, для общего развития, то можно попытаться еще разок объяснить на пальцах, хотя DMJ и так хорошо объяснил, нужно лишь сосредоточиться и разобраться, а если для ответа на экзамене - то увы, не смогу.Я буду Вам весьма благодарен. если Вы подскажете в каких разделах учебников по антеннам можно посмотреть информацию по данной тематике. Спасибо!

[Nick UA3TW]

Ну вот сейчас я перечитал его пост более внимательно, единственная ошибка, которая там есть - косинусы и синусы не 90 градусов, а 45 градусов. Это просто описка, и так понятно.

[UU4JGI]

Буду весьма благодарен, если вспомогательное разъяснение принципа подкрепите аналитическими выводами (или хотя бы ссылками на книги, в которых про такой способ получения круговой ДН можно почитать).
Гониометр уже обрабатывает эдс от перпендикулярных рамок пеленгатора и вычисляет направление на радиосигнал.
Читайте здесь. Это для техникумов и нет высшей математики. Надеюсь все будет понятно.

Автор: Коновалов В.В., Кузнецова Л.И., Мельников Н.П., Причкин О.Б.
Название: Судовые радионавигационные приборы
Издательство: Москва, «Транспорт»
Год: 1989
http://book.tr200.net/v.php?id=640089
Есть учебники и для авиации, там уже рамки на ферритах применяются. Это еще ближе к Вашей антенне.
73!

[Nick UA3TW]

учебники не смогу указать, у меня давно нет никаких учебников. Дело то простое, сложите на бумажке две ортогональные восьмерки, у вас бока, отстоящие от осей восьмерок в стороны на 45 градусов выпрут на корень из двух. Но если учесть, что сложение векторное со сдвигом фаз 90 град, то корень этот уйдет и будет чистый круг.

[metoflex]

Гониометр уже обрабатывает эдс от перпендикулярных рамок пеленгатора и вычисляет направление на радиосигнал. Читайте здесь. Это для техникумов и нет высшей математики. Надеюсь все будет понятно.Автор: Коновалов В.В., Кузнецова Л.И., Мельников Н.П., Причкин О.Б.Название: Судовые радионавигационные приборыИздательство: Москва, «Транспорт»Год: 1989http://book.tr200.net/v.php?id=640089 Есть учебники и для авиации, там уже рамки на ферритах применяются. Это еще ближе к Вашей антенне. 73! Спасибо! Почитаю. А что-нибудь именнос математикой, выводами, интегрированием есть? Чтобы не только на словах физика была, но и строгое математическое доказательство, что да, все оно именно так и почему все именно так.Спасибо, что не отказали в помощи!


учебники не смогу указать, у меня давно нет никаких учебников. Дело то простое, сложите на бумажке две ортогональные восьмерки, у вас бока, отстоящие от осей восьмерок в стороны на 45 градусов выпрут на корень из двух. Но если учесть, что сложение векторное со сдвигом фаз 90 град, то корень этот уйдет и будет чистый круг.На бумажке-то сложение - это одно, но очень хочется еще и строгое математическое решение задачи.

[DMJ]

Приношу извинения за опечатку. Конечно же имелись в виду sin и cos не 90, а 45 град. Всё остальное правильно.

А вывода с интегралами, думаю, Вы не найдёте. Здесь только чистая тригонометрия и суммирование векторов.

[metoflex]

Уважаемые, приветствую еще раз:)

Вернулся к этой задачке, вот запилил в MMANA. В программе работаю впервые, потому обращаюсь к вам за просьбой. Посмотрите пожалуйста, правильно ли составлена модель? Еще не совсем понимаю в закладке "Диаграмма направленности". Слева отображается та что выбрана, а справа "половинчатая" ДН, это что за ДН?

Здесь лежит файл MMANA:

http://files.mail.ru/029926056DD8425E8939 D79A34D42C12

Добавлено через 19 минут(ы):

Прилагаю скрины с результатом ДН.

С разностью фаз источников: 0 град.
142099
С разностью фаз источников: 90 град.

142100
Справа вверху как раз "половинчатая" ДН изменилась. Как раз один из вопросов именно про нее (в предыдущем посте).