O vyzařovacím odporu antény jsem se zmínil hned v
úvodním článku mého webu
věnovaného anténám. Ve zmíněném článku jsem pojem uvedl v
souvislosti s účinností antény.
Vyzařovací odpor antény je fiktivní veličinou. Skutečné i
modelované antény však fungují tak, jako kdyby takový odpor skutečně
existoval. Polopaticky řečeno to znamená, že vyzařovaná energie se rovná
energii, která by se spotřebovala v tomto odporu.
Při určování vyzařovacího odporu, musíme jej vztahovati
k určitému bodu antény nebo anténní soustavy. Tento odpor musí být
totiž takový, aby se jeho součin se čtvercem proudu v daném bodě rovnal
vyzařované energii.
Pv = Rv x I2 ... Pv je
vyzařovaný výkon, Rv je vyzařovací odpor, I je proud v daném
bodě antény, který teče skrz vyzařovací odpor.
Je třeba si uvědomit, že proud je v různých bodech
antény různý a ne každý bod je pro umístění vyzařovacího odporu vhodný.
Obvykle se takový bod volí v kmitně proudu. U vertikálních antén s
uzemněným koncem se často za takový bod považuje uzemněný konec. Taková je
zjednodušená praxe.
V poslední době mě zaskočilo na Internetu a v literatuře
několik článků s úvahami o účinnosti antén. Vyzařovací odpor však nebyl
volen vhodně, ve zvoleném bodě bychom naměřili úplně jiné rozložení proudů
a rozhodně bychom z nich nestanovili správně vyzařovací odpor, hi. A tak
se k tomuto tématu objevily články, které vše uváděly na pravou míru,
jeden z nich byl, myslím, otisknut i v českém časopisu Radioamatér někdy v
roce 2012. Jak se však objevil ten mýtus o vyšších hodnotách vyzařovacího
odporu?
U anténní soustavy, která se skládá z několika antén
(nebo z několika vyzařujících prvků) lze vyjádřit vyzařovací odpor pomocí
vyzařovacích odporů samostatných anténních částí, které jsou osamocené od
jiných částí. Vyjádření však musíme provést pomocí vzájemných impedancí
mezi různými částmi soustavy. Protože neznám přesné názvosloví pro takovou
veličinu, budu ve svých článcích využívat pojem efektivní vyzařovací
odpor. Celkový vyzářený výkon pak bude vyjádřen součinem čtverce
proudu, který teče skrz efektivní vyzařovací odpor antény.
Na svorkách antény naměříme (např. analyzátorem) vstupní
impedanci antény Zin = Rin + jXin . Rin
reprezentuje vyzařování dvěmi základními způsoby - vyzařování
elektromagnetickým polem a tepelné vyzařování ztrátovými odpory antény a
použitým hardwarem (přizpůsobovací a transformační prvky). O vyzařovaném
výkonu Pv a vyzařovacím odporu antény Rv v tomto
článku píši. Hodnota Xin reprezentuje výkon, který je uložený v
blízkém poli (near field) antény. Pro mnoho antén (zpravidla nepříliš
zkrácených) se radiační účinnost pohybuje kolem 100%, ale pro velmi malé
antény může být radiační účinnost extrémně malá. Pokud na tomto webu
popisuji antény, uvádím zpravidla i skutečnost podloženou výpočtem, zda
použité zkrácení má nebo nemá zásadní vliv na účinnost popisované antény.
Poznámky:
1. Autoři, kteří prezentovali vyšší účinnosti svých
antén se dopustili omylu ve stanovení správného bodu antény, do kterého
lze situovat fiktivní vyzařovací odpor antény.
2. Celkový výkon vyzářený výkon antény lze vyjádřit pomocí proudu, který
teče skrz efektivní vyzařovací odpor antény.
3. Vyzařovací odpory pro napětí připojená k různým částem anténní soustavy
a výkony jimi vyzařované lze zpravidla určit samostatně. Celkový vyzářený
výkon je pak roven součtu výkonů vyzařovaných všemi připojenými napětími.
Některé důležité věci jsem možná napsal jen do poznámky.
Nicméně, pokud v programech NEC, MININEC modelujete, určitě jste si
všimli, že lze do těch programů vkládat nejenom jeden, ale více zdrojů na
různá místa anténní soustavy. A lze s využitím těchto nástrojů řešit
vyzařování i poměrně složitých anténních soustav dost. přesně. Snad ještě
jednu výhodu programy pro NEC mají. Myslím, že vás nepřivedou na zcestí,
pokud s nimi zrovna srovnáváte účinnosti antén. A ušetří vám čas, protože
nemusíte číst ty nejzákladnější články, jako je tento, hi. |