Je anténa nejlepší zesilovač?

[JaroBar]

Dobrý den. Je pravdivé rčení, že anténa je nejlepší zesilovač? Muže anténa skutečně zesilovat?
Vezmu dvě stejné směrové antény se ziskem 25dB na uvažovaném kmitočtu 450MHz vzdálené od sebe 5m ve volném prostoru nebo bezodrazé komoře a namířím je proti sobě tak, aby jejich směrové charakteristiky byly vzájemně v maximu. Na jednu anténu připojím generátor signálu 450MHz s výstupní úrovní 0dBm, jaký výkon v dBm naměřím měřícím přijímačem na výstupu druhé antény?

Zkusil jsem si to spočítat.
Útlum prostředí na dráze je:
Lp​(dB) = 20*log10​(4πd​/λ) = 20*log10​(4π*5​/0,6667) = 39,5dB
d je vzdálenost antén
λ je vlnová délka


Teoreticky bych měl naměřit:
Pr​(dBm) = Pt​(dBm)+Gt​(dB)+Gr​(dB)−Lp​ = 0dBm + 25dB +25dB - 39,5dB = 10,5dBm
Pr naměřený výkon
Pt výkon vysílače
Gt a Gr zisk antén
Lp je ztráta při šíření éterem

Znamená to, že na přijímači obdržím větší výkon než jsem vyslal. To je ale v rozporu se zákonem o zachování energie. Kde se vezme těch 10dB výkonu, potažmo energie (P * t) navíc?
Z éteru?

[HF_Tech]

Než začneš dosazovat čísla do vzorečku, tak je dobré se nejdříve podívat za jakých podmínek ten vzoreček platí.
Zkus si nejdřív spočítat jak bude anténa o zisku 25dB na 450MHz vůbec velká

[kulikus]

Jinými slovy, zisk antény 25dB pro 450MHz je asi mimo realitu.
Koukni se také na pojem Blízké pole.

[Otkundes]

To byl snad původně poznatek techniků a radioamatérů, z období počátků radiového vysílání, kdy se používaly různé krystalky a přijímače s přímým zesílením. V té době, i bez měřicích přístrojů, si tito uvědomili, že kvalitně zhotovená drátová anténa, nahradí jeden zesilovací stupeň (rádiolampu) v lampovém přijímači.
Jak jsem uvedl výše jednalo se o poznatek z praxe, nikoli o zákon nebo o dogmu, kterou bychom měli v současné době revidovat a něco si dokazovat.
Navíc, později se zjistilo, že pasivní anténa k signálu nepřidává šum, který bývá zesílen spolu s užitečným signálem.

[BOBOBO]

Jsou to věty dvě , tato a ještě za metry jsou kilometry , potom nešlo o velikost antény .

[ok1hga]

[ok1hga]

[Hill]

Na 450 MHz (to má být k PMR nebo georadaru?) má dobře provedená anténa Yagi s vícenásobným reflektorem zisk do 14 dB při délce asi 4,5λ, tedy její celková délka dosahuje 3 metrů. S podlužováním (rostoucím počtem prvků) už její zisk roste tak málo, že se delší nevyplatí.
Kromě toho u dlouhých antén je k dosažení takového zisku podmínkou, aby všechny prvky byly v homogenním poli. Takže jediný odraz v blízkosti antény může veškerou snahu zahodit - tři čtyři prvky signál zachytí, další zachytí signál odrazem fázově posunutý - a nakonec budeš rád za 10 dB, na které by ti stačila anténa poloviční délky, případně i o něco kratší.
Na něco je vhodné anténní čtyřče, při přesném sfázování z něj můžeš dostat o 5 dB víc, než z jediné antény, to proto, že se zúží svislý i vodorovný vyzařovací diagram - anténa vyžaduje přesnější nasměrování.
Jsou místa, kde to čtyřče použít jde, jsou místa vyžadující kvůli vodorovně nehomogennímu poli krátkou anténu, tam se spíše hodí síto, které je v podstatě patrovou soustavou čtyř antén dosahující zisku až 12 dB.

Ale pořád nevím, k čemu ta anténa má být, proč se honíš za tak vysokým ziskem. Myslím, že přečtení knížky Antény od Tomáše Českého mělo být prvním krokem, než se budeš tak tajemně ptát tady.

[Hill]

Na 450 MHz (to má být k PMR nebo georadaru?) má dobře provedená anténa Yagi s vícenásobným reflektorem zisk do 14 dB při délce asi 4,5λ, tedy její celková délka dosahuje 3 metrů. S podlužováním (rostoucím počtem prvků) už její zisk roste tak málo, že se delší nevyplatí.
Kromě toho u dlouhých antén je k dosažení takového zisku podmínkou, aby všechny prvky byly v homogenním poli. Takže jediný odraz v blízkosti antény může veškerou snahu zahodit - tři čtyři prvky signál zachytí, další zachytí signál odrazem fázově posunutý - a nakonec budeš rád za 10 dB, na které by ti stačila anténa poloviční délky, případně i o něco kratší.
Na něco je vhodné anténní čtyřče, při přesném sfázování z něj můžeš dostat o 5 dB víc, než z jediné antény, to proto, že se zúží svislý i vodorovný vyzařovací diagram - anténa vyžaduje přesnější nasměrování.
Jsou místa, kde to čtyřče použít jde, jsou místa vyžadující kvůli vodorovně nehomogennímu poli krátkou anténu, tam se spíše hodí síto, které je v podstatě patrovou soustavou čtyř antén dosahující zisku až 12 dB.

Ale pořád nevím, k čemu ta anténa má být, proč se honíš za tak vysokým ziskem. Myslím, že přečtení knížky Antény od Tomáše Českého mělo být prvním krokem, než se budeš tak tajemně ptát tady.

[ok1hga]

tak velký zisk v domácích podmínkách může mít jen zářič v parabole odpovídajících rozměrů . . .

třeba Arecibo mělo na 432 MHz zisk cca 56dBd !

Průměr zrcadla byl 305 m, poloměr zakřivení 265m, zrcadlo zabíralo plochu 7,5 ha, zisk antény v pásmu 432 MHz byl neuvěřitelných 56 dBd a hlavní lalok měl šířku cca 0,3 úhlového stupně.

. . . než se 1.12.2020 zpřetrhaly závěsy . . .
Arecibo kolaps

[ok1hga]

tak velký zisk v domácích podmínkách může mít jen zářič v parabole odpovídajících rozměrů . . .

třeba Arecibo mělo na 432 MHz zisk cca 56dBd !

Průměr zrcadla byl 305 m, poloměr zakřivení 265m, zrcadlo zabíralo plochu 7,5 ha, zisk antény v pásmu 432 MHz byl neuvěřitelných 56 dBd a hlavní lalok měl šířku cca 0,3 úhlového stupně.

. . . než se 1.12.2020 zpřetrhaly závěsy . . .
Arecibo kolaps

[EKKAR]

Tak já si předně myslím, že těch 25dB zisku byla tazatelova fabulace pro usnadnění způsobu výpočtu přenosu dvou shodnejch antén, kterým se snažil rozporovat onu dávnověkou poučku o větší vhodnosti dobrý antény před jakýmkoliv zešilovačem. Ono to má opodstatnění i dneska - nejedná se ani tak o přenos stejnýho výkonu, jako o dopravení dostatečný úrovně signálu na vstup přijímače, kde začíná jeho vnitřní zesílení. Pokud má nějakej přijímač citlivost 1uV pro začátek detekce a náhražková anténa mu dá 0,5uV, ten přijímač samozřejmě nic detekovat nebude - takže jsou dvě možnosti - buď použít pořádnou anténu - a tím je myšlená anténa skutečně navržená pro daný pásmo a druh příjmu, nebo mezi tu náhražku a samotnej přijímač postavit předzešilovač. A výsledky jsou jasný - správně navržená anténa přijímá největším % signály ve svým pracovním pásmu, takže se chová i jako určitej filtr/preselektor a už jen tím, že potlačí okolní nežádoucí signály a na vstup dopraví jen to požadovaný, se zvýší poměr signál/šum a pro samotnej přijímač se zlepší pracovní podmínky - takže bude detekovat aspoň něco. V historii se to rovnalo nepotřebě nákupu další drahý a citlivý elektronky, v dnešní době lacinejch polovodičů to přináší aspoň zmenšení šumu nebo obecně rušení, který ten zpravidla širokopásmovej předzešilovač sebere a pošle na následující vstup. Takže to v mírně omezený míře platí i dneska.

[EKKAR]

Tak já si předně myslím, že těch 25dB zisku byla tazatelova fabulace pro usnadnění způsobu výpočtu přenosu dvou shodnejch antén, kterým se snažil rozporovat onu dávnověkou poučku o větší vhodnosti dobrý antény před jakýmkoliv zešilovačem. Ono to má opodstatnění i dneska - nejedná se ani tak o přenos stejnýho výkonu, jako o dopravení dostatečný úrovně signálu na vstup přijímače, kde začíná jeho vnitřní zesílení. Pokud má nějakej přijímač citlivost 1uV pro začátek detekce a náhražková anténa mu dá 0,5uV, ten přijímač samozřejmě nic detekovat nebude - takže jsou dvě možnosti - buď použít pořádnou anténu - a tím je myšlená anténa skutečně navržená pro daný pásmo a druh příjmu, nebo mezi tu náhražku a samotnej přijímač postavit předzešilovač. A výsledky jsou jasný - správně navržená anténa přijímá největším % signály ve svým pracovním pásmu, takže se chová i jako určitej filtr/preselektor a už jen tím, že potlačí okolní nežádoucí signály a na vstup dopraví jen to požadovaný, se zvýší poměr signál/šum a pro samotnej přijímač se zlepší pracovní podmínky - takže bude detekovat aspoň něco. V historii se to rovnalo nepotřebě nákupu další drahý a citlivý elektronky, v dnešní době lacinejch polovodičů to přináší aspoň zmenšení šumu nebo obecně rušení, který ten zpravidla širokopásmovej předzešilovač sebere a pošle na následující vstup. Takže to v mírně omezený míře platí i dneska.