Расчет спиральной цилиндрической антенны.

[Omega six]

Всем привет!
Я не являюсь радистом, но так сложилось что возникла задача рассчитать характеристики поля антенны.
Итак, есть спиральная цилиндрическая антенна, в качестве материала медная трубка диаметром 5 мм, количество витков варьируется (будем считать что 9). Диаметр спирали 11 см.
Данная антенна работает на частоте ~ 1 МГц!
Т.е. есть катушка, в ней течет переменный ток с заданной частотой, данный ток генерирует магнитное поле, оно в свою очередь генерирует переменное электрическое поле. Вот как раз характеристики этих полей и нужно узнать, т.е. напряженности электрического и магнитного полей. Насколько я понял, вы, радисты этим занимаетесь, ну там считаете ДН ( а если я правильно понял это и есть E).
Мне нужен программный продукт который может мне это подсчитать.
Я нашел MMANA-GAL и 4Nec2.
Как мне сказали из MMANA-GAL нельзя вытащить значения напряженностей, хотя я на форуме разработчика вопрос задал, может что ответит.
А вот в неке попытался что-то сделать, как я понял он начал ругать меня что длина волны больше нежели чем длина витка, может я что-то не так сделал?
Есть ли еще какие программные продукты позволяющие рассчитать необходимые мне величины? Желательно бесплатные.
Кто сталкивался с таким? Может есть алгоритм, код и проч.
Благодарю за прочтение!

[uve]

А вот в неке попытался что-то сделать, как я понял он начал ругать меня что длина волны больше нежели чем длина витка, может я что-то не так сделал?
Есть ли еще какие программные продукты позволяющие рассчитать необходимые мне величины? Желательно бесплатные.
Кто сталкивался с таким? Может есть алгоритм, код и проч.
Благодарю за прочтение!

Такие задачи решаются в программах HFSS, CST, FEKO - только они небесплатные. Сопротивление Re излучателя с такими габаритами на 1 МГц - около 2 Ом. Непонятно характеристики поля в ближней или дальней зонах, Вам нужны ? На фото указана напряжённость поля Е на удалении 60 см ,при напряжении генератора 1 В, несогласованный режим питания.

[Omega six]

Такие задачи решаются в программах HFSS, CST, FEKO - только они небесплатные. Сопротивление Re излучателя с такими габаритами на 1 МГц - около 2 Ом. Непонятно характеристики поля в ближней или дальней зонах, Вам нужны ? На фото указана напряжённость поля Е на удалении 60 см ,при напряжении генератора 1 В, несогласованный режим питания.

Спасибо, что ответили!
Нужны значения напряженностей поля внутри антенны!
Просто суть в том, что есть объем, данный объем окружен данной катушкой. Вот и характеристики поля в этом объеме надо найти. Есть в наличии программы другие, но они не позволяют найти вихревое электрическое поле, получающееся вследствие изменения магнитного. Т.к. данная катушка есть антенна, пусть и с точки зрения радистов очень плохая, я вот подумал, что имеются некие пакеты, которые это могут подсчитать.
Кстати, катушка работает на токе 6 А, напруга 20 В.

[uve]

При 20 вольтах напряжения возбуждения с частотой 1 МГц, магнитуда магнитного поля( в центре катушки высотой 30 см)- 26.557 А/м . Магнитуда элекрического поля -63.9 В/м . Несогласованный режим питания( при наличии согласования эти значения будут намного больше). Вообще то, этот вопрос не по теме форума, уж лучше мне в личку пишите.

[Serglev]

Ммм... Как бы вам сказать... Ваши представления об антенне в корне неверны. Антенна, это не катушка, хотя она может быть выполнена и в форме катушки. Скажем так, я так думаю, что вы представляли антену в виде контура, настроенного на заданную частоту.Может я ошибаюсь, но прозвучала мысль о катушке, которая и т.д... Катушка, или контур ,- катушка с конденсатором, могут выполнять в основном две функции, пропускать данную частоту,- режектор, либо задерживать,- пробка. К антенне это никоем боком не относится.Антенна, элемент радиотракта, которая излучает, т.е элемент, который не вписывается в здравый смысл))) У нас течет волна по фидеру, излучается от центрального проводника, отражается от экрана, и опять возвращается на центральный проводник, опять опять и опять, пока не доходит до конца фидера, на котором антенна.И тут может быть масса вариантов...Волна может вернуться обратно в фидер, тогда у нас получается не антенна, а устройство против шпиенов) uve в курсе) Она может частично излучится, а частично вернуться обратно в фидер, это плохая антенна. Но в идеальном варианте, вся волна которая приходит на полотно антенны(которое может быть исполнено и форме катушки) излучается в пространство.Ток который формирует передатчик, уже в фидере преобразуется в волну(хотя точно как это происходит не знает никто, даже uve )) Если антенна согласована с передатчиком посредством фидера))) во как завернул, то в фидере образуется стоячая волна, а в антенне образуется пучность, слово некрасивое, но наиболее верно передающее свойство этой самой антенны.Т.е волне дальше деваться некуда, остается только излучаться, и антенна по своим характеристикам этому способствует, размеры ее так подобраны.

[Omega six]

Ваши представления об антенне в корне неверны.

Абсолютно точно. Специально сегодня взял Белоцерковского, буду читать.

Антенна, это не катушка, хотя она может быть выполнена и в форме катушки.

Да, я наверное, не так выразился. У нас антенна в форме катушки. Как я в заглавии темы указал - спиральная цилиндрическая.
У нас это ВЧ-индуктор, но по сути он работает как антенна. Как вы дальше описываете.

Скажем так, я так думаю, что вы представляли антену в виде контура, настроенного на заданную частоту.Может я ошибаюсь, но прозвучала мысль о катушке, которая и т.д... Катушка, или контур ,- катушка с конденсатором, могут выполнять в основном две функции, пропускать данную частоту,- режектор, либо задерживать,- пробка. К антенне это никоем боком не относится.Антенна, элемент радиотракта, которая излучает, т.е элемент, который не вписывается в здравый смысл))) У нас течет волна по фидеру, излучается от центрального проводника, отражается от экрана, и опять возвращается на центральный проводник, опять опять и опять, пока не доходит до конца фидера, на котором антенна.И тут может быть масса вариантов...Волна может вернуться обратно в фидер, тогда у нас получается не антенна, а устройство против шпиенов) uve в курсе) Она может частично излучится, а частично вернуться обратно в фидер, это плохая антенна. Но в идеальном варианте, вся волна которая приходит на полотно антенны(которое может быть исполнено и форме катушки) излучается в пространство.Ток который формирует передатчик, уже в фидере преобразуется в волну(хотя точно как это происходит не знает никто, даже uve )) Если антенна согласована с передатчиком посредством фидера))) во как завернул, то в фидере образуется стоячая волна, а в антенне образуется пучность, слово некрасивое, но наиболее верно передающее свойство этой самой антенны.Т.е волне дальше деваться некуда, остается только излучаться, и антенна по своим характеристикам этому способствует, размеры ее так подобраны.

Да, кое-что я уже успел прочитать. Вы описываете коаксиальный проводник?
Пока мне такое еще не нужно.
Вот я искал пакет для того что бы подсчитать то, что уходит с полотна в пространство. Причем внутрь!
Мне нужно знать напряженность электрического и магнитного поля, это по-началу.
Дальше может быть больше

[Lader]

я вот подумал, что имеются некие пакеты, которые это могут подсчитать.

Ansys Maxwell, JMAG, Cedrat Flux, Infolytica MagNet/ThermNet/OptiNet - выбирайте.

Сопротивление Re излучателя с такими габаритами на 1 МГц - около 2 Ом.

Упс, пропустил самое любопытное-то .
Элементарный расчет для малого монополя: ReZ = 40*pi^2*(h/lambda)^2 = 0.004 Ома. Почти на три порядка меньше. Беглый расчет метровой спирали 110/5mm 9 витков в NEC_Win_Pro дал 0.0038.
Ну теперь хоть понятно, почему вы свои прожекты скромно не выкладываете. Разумно:haha:.

[uve]

Если использовать как монополь , то Вы правы. Однако эта спираль подключена параллельно генератору. Посчитайте - активная составляющая входного импеданса 2.8 Ома (см второе фото, длинна намотки 30 см, остальные размеры от ТС).

[Lader]

Сильный ход - "фоты перепутаны", одобрямс !
Ладно. Идем на один из самых уважаемых онлайн калькуляторов цилиндрических воздушных катушек: xttp://hamwaves.com/antennas/inductance.html
Вводим туда ваши/наши 110/9/300/5/Cu/1MHz и с ужасом взираем на крохотное series AC resistance в размере 50mOhm. Уже легче, но ненамного:sorry:.
Поймите, все перечисленные вами программы для расчета катушек индукторов не предназначены в принципе. И если вы хоть на грамм владеете Феко, странно об этом даже писать, как вы ее туда всунули-то, вот загадка, и что именно считаете - загадка номер два.

[uve]

Lader, спасибо за помощь. Убедительные доводы меня всегда убеждают. Рассчитывать такие индуктивности в FEKO конечно не стоит. Придётся освоить ещё и Ansys Maxwell.

[Omega six]

Ansys Maxwell, JMAG, Cedrat Flux, Infolytica MagNet/ThermNet/OptiNet - выбирайте.

Спасибо. Оказывается таких пакетов очень много.
Но скорее всего я буду делать расчеты на ansys, т.к. у института есть лицензия. И вроде бы лицензия приличная, модуль электромагнетизм есть. Разве уже тут упомянутого HFSS не достаточно?

Всем большое спасибо за помощь!!!!