Warum können wir beim Verformen eines Resonanzkreises in eine Antenne die Induktivität halbieren?

Das Funktionsprinzip und die Felder einer Antenne lassen sich oft anhand einer LC-Parallelschaltung veranschaulichen. Die Platten können an gegenüberliegende Enden bewegt werden und der Induktor kann gestreckt werden, was beides die Kapazität und Induktivität des Schaltkreises verringert und die Resonanzfrequenz erhöht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Im Grenzfall eines Halbwellendipols muss die Antenne mittengespeist (bei Speisung durch eine Stromquelle) und an die Übertragungsleitung angeschlossen werden. Dazu muss der Induktor in der Mitte durchtrennt werden und es fließt kein Strom direkt durch den Induktor:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einWie im obigen Bild zu sehen ist, ist die Mitte isoliert, während dieser Punkt im LC-Kreis der Mitte der Induktivität entspricht, die leitend ist.

Während in einem normalen LC-Kreis ein Strom durch die Induktivität fließt, bewegt er sich jetzt bei jedem Zyklus durch die gesamte Übertragungsleitung. Es scheint mir, dass diese Schaltungen nicht mehr äquivalent sind, da dies die gesamte Impedanz der Übertragungsleitung in die Schaltung einführt.

Mir ist nicht so klar, was sich ändert, wenn der Induktor noch angeschlossen ist (abgesehen von einem Kurzschluss zur Übertragungsleitung), und ändert dieses "Schneiden" die Induktivität der Antenne selbst?

Ich habe ein wenig Erfahrung mit Antennen, aber ich habe keine Ahnung, wovon Sie sprechen. Was genau bedeutet: "...die Spule in der Mitte muss abgeschnitten werden" für einen Halbwellendipol? Warum muss der Induktor geschnitten werden? Kannst du mal ein Bild machen was du meinst?
@StefanWyss Ich habe ein Bild eines Dipols hinzugefügt, auf dem klar ist, was ich mit "Schneiden" gemeint habe. Wenn Sie einen Draht von einer halben Wellenlänge nehmen und die Anschlüsse der Übertragungsleitung in der Mitte daran befestigen, ohne die Stücke im Mittelpunkt zu isolieren , wird es nur ein Kurzschluss sein. Andererseits gibt es Dinge wie Delta-Matches, die genau so eine "ganze" Antenne verwenden - was passiert hier genau? Wie wird das Verhalten der Antenne durch den Widerstand am Mittelpunkt (Isolator) beeinflusst?
Ich glaube nicht, dass sie einen physischen Schnitt meinten, ich glaube, sie wollten ihn durch 2 Induktivitäten mit jeweils einer Induktivität L / 2 ersetzen.
@CristobolPolychronopolis Sicher, lassen Sie es mich so ausdrücken: Wenn ich die Platten des Kondensators in einem LC-Kreis auseinanderspreize, kann ich einen Strom zwischen einer Platte und der anderen (durch die Induktivität) leiten. Beim Halbwellendipol wird der Stromkreis durch den Isolator unterbrochen: Ein Strom muss durch die Übertragungsleitung fließen, statt nur durch die Antenne.
Im ersten Bild haben Sie den Boden an der Unterseite der Antenne, während die Einspeisung oben ist. Dies ist aus mechanischen Gründen unerwünscht.
Der LC-Schwingkreis ist nur bedingt mit einem Halbwellendipol zu vergleichen. In LC-Schaltungen haben Sie Strom und Spannung, während Sie in Antennenschaltungen und Übertragungsleitungen mit „Wellen“ (E/B-Feldkomponenten) umgehen müssen. Ich sage nur, dass man LC-Schaltungen und Antennen nicht 1:1 vergleichen kann.

Antworten (1)

Betrachten Sie die Wurfantenne selbst, bevor Sie sie abschneiden, um die Zuleitung einzuführen. Es hat aufgrund seiner Länge eine bestimmte Resonanzfrequenz. Beim Betrieb mit dieser Resonanzfrequenz entsteht an der Antenne eine stehende Welle mit einer bestimmten Spannungsverteilung (null an der Mitte und hoch an den Enden) und Stromverteilung (null an den Enden und hoch in der Mitte).

Sie können sich die Mitte der Antenne als "Induktor" und die Enden als "Kondensator" vorstellen, aber diese Effekte sind jetzt wirklich beide über die gesamte Länge der Antenne verteilt.

Die Antenne hat auch eine charakteristische Impedanz, die sich entlang ihrer Länge ändert, die Sie erhalten können, indem Sie die Spannung durch den Strom teilen. In der Nähe der Enden der Antenne ist die Impedanz hoch, da der Spannungshub sehr hoch ist, während der Strom sehr gering ist. In der Mitte ist die Impedanz am niedrigsten, da die Spannung viel niedriger und der Strom viel höher ist. 1

Der Punkt ist, wenn Sie die Antenne an einer beliebigen Stelle abschneiden und an dieser Stelle eine Speiseleitung mit der gleichen Impedanz anschließen , ändert dies den Betrieb der Antenne überhaupt nicht grundlegend. Es bietet lediglich eine Möglichkeit, elektrische Energie direkt in die oder aus der Antenne zu koppeln. Sowohl die "effektive Induktivität" als auch die "effektive Kapazität" werden dadurch nicht verändert.

1 Die Impedanz geht aufgrund der Art und Weise, wie die Felder der Antenne mit dem freien Raum um sie herum interagieren, nie ganz auf Null oder unendlich.

Warum können wir beim Verformen eines Resonanzkreises in eine Antenne die Induktivität halbieren?
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