磁棒天线阵与一根磁棒增益比较的测量

changwanren

     1、增益的测量
     测得天线阵比一根天线增益高出9.4dB
     测量方法：搭建一个场管高放电路，“分贝计”采用AD8307配合数字万用表，（见电路图）接收本地强台639KHz，测得三根天线阵为信号强度610mV,一根磁棒为360mV。
     计算毫伏与分贝的转化，转化系数是采用数字示波器配合信号发生器确定的，AD8307输出350mV时输入为1mV（0dBm）输入10mV时输出880mV，800-350=530   10mV和1mV相差20dB，530/20=26.5，即每增加26.5mV增加1分贝
      天线阵信号强度（610-350）/26.5=9.811dB
      一根天线信号强度 （360-350）/26.5=0.377 dB
       9.811-0.377=9.432dB   即增益高出9.43 dB
      2、有载Q值测量
      天线阵Q=157       一根天线 Q=175.7
     测量方法：利用扫频仪扫出幅频曲线，利用Q=f/B算出。（扫频图像见天线阵图1一根磁棒图2）图像中每小格1.28KHz，
     天线阵下降0.7倍时通频带4.7×1.28=6.01
      一根天线下降0.7倍时通频带4.2×1.28=5.376
     中心频率f=945KHz
     天线阵Q=945/6.01=157
     一根天线Q=945/5.376=175.7
     天线阵与一根天线损耗比  175.7/157=1.119倍
     3、利用损耗比计算天线阵增益
    三根天线线圈串联比一根天线匝数增减根号3倍，即1.732倍。三根比一根吸收功率比大三倍，根据吸收功率等于消耗功率，有P=I的平方×R
    三根比一根有  (设三根磁棒中电流为I3，一根磁棒电流为I1)
      3/1=I3平方×1.119R/I1平方×R
     解得I3/I1=根号2.68=1.637倍    即每匝电压比一根磁棒增加1.637倍
     总增益比等于一匝电压比乘以匝数比，为1.637×1.732=2.835倍
     查表得   9dB=2.818    10dB=3.162
      增益比为9点几分贝，与测得数据吻合。
      4、三根磁棒天线阵与一根磁棒损耗相关影响因数探讨，三根磁棒线圈匝数增加根号3倍，即1.732倍，负载等分布损耗为1倍，暂不考虑磁棒铁损，平均损耗为（1.732+1）/2=1.366  根据用Q值比得到的损耗比为1.119.看来天线阵铁损比一根磁棒小，猜测既然三根磁棒线圈匝数增加1.732倍，可能铁损会减小1.732倍，1/1.732=0.5774，求损耗平均数 （0.5774+1.732+1）/3=1.103，三根磁棒线圈之外的引线也比单根磁棒长一些，所以损耗要比1.109多一点，1.103与1.119已经非常接近。

longshort

计算思路过于复杂，结果恐怕有差。

三根磁棒上各自的绕组，电感量都是单根绕组的1/3，而每个绕组上获得的信号电压是sqrt(1/3)；
三个绕组串联后的电压是3*aqrt(1/3)=sqrt(3)；
于是阵列与单个磁棒的信号电压增益为20*log(sqrt(3))=4.77dB；
在阵列上测得的信号强度是610mV，在单根磁棒上测得的信号强度是360mV，两者之比是1.69444，换算成增益是20*log(1.69444)=4.58dB。

显然实测结果与计算结果基本相符，考虑各种损耗，0.19dB的误差在意料之内。

后面那个9点几dB是怎么出来的，恐怕是楼主朋友把自己搞懵了，其实用不着兜那么大个圈子的。

ym78321

可不可以三根磁棒做成独立三个天线侧调谐回路，每根磁棒上都有独立次级线圈，串联后进入第一级高放或变频管，这样会不会容易且效果好呢？

changwanren

longshort 发表于 2020-3-1 07:56
计算思路过于复杂，结果恐怕有差。

三根磁棒上各自的绕组，电感量都是单根绕组的1/3，而每个绕组上获得 ...

L大朋友，610mV和360mV是AD8307输出获得，已是对数输出，不用在对数计算了。
你的三根天线阵线圈电感量是一根的三分之一，所以获得电压sqrt(1/3)没弄懂。假设三根磁棒和一根磁棒比，在线圈中产生的电流一样话，线圈总匝数增加1.732倍，在Q值不变条件下，电压增益是一根磁棒的1.732倍，问题是三根磁棒比一根磁棒获取能量不一样，和一根磁棒相比，线圈中的电流不会一样的。
  对复杂的计算问题确实懵。

aihao

bg1muh2 发表于 2020-3-2 08:31
请问楼主：天线阵三个线圈是并联的关系吗？三个次级线圈如何连接呢？也是并联么？谢谢！

我先替常老师回答吧，第一，线圈是串联的，第二，没有次级，初级直接接场管放大。不妥处再请常老师解答。

sgeli_sh

很用心的实验验证，学习了！楼主画电路图好像也用CAD画的。

ZVCG

这个实验非常有说服力！

changwanren

sgeli_sh 发表于 2020-2-29 13:45
很用心的实验验证，学习了！楼主画电路图好像也用CAD画的。

是用CAD画的。

changwanren

format0789 发表于 2020-2-29 14:56
这是什么扫频仪？有详细的资料吗

是自制的，单片机软件用汇编编写，电脑软件用VB编写，资料没有整理。

aihao

老师，用啥线绕制的，0.07*28么？增益是放大器的还是单独磁棒的？

changwanren

aihao 发表于 2020-2-29 17:21
老师，用啥线绕制的，0.07*28么？增益是放大器的还是单独磁棒的？

线圈同用0.07×28沙包线，所测的数据是场管放大后输出的数据，由于选取同频，放大器增益是一样的，只有加上负载，才能测出有载Q值。

aihao

changwanren 发表于 2020-2-29 17:35
线圈同用0.07×28沙包线，所测的数据是场管放大后输出的数据，由于选取同频，放大器增益是一样的，只有加 ...

可变电容是二极管，还是空变，从数据看是空变吧。

changwanren

aihao 发表于 2020-2-29 17:39
可变电容是二极管，还是空变，从数据看是空变吧。

可变电容用的是365空气双联

aihao

changwanren 发表于 2020-2-29 17:43
可变电容用的是365空气双联

嗯嗯，估计用变容二极管，性能会下降好几倍吧。

changwanren

aihao 发表于 2020-2-29 18:02
嗯嗯，估计用变容二极管，性能会下降好几倍吧。

没有想想的那么严重，变容二极管只是低频端Q值低一点，根本感觉不出低端灵敏度下降，下图是我的点点统调机中波带高放输出调谐的590KHz扫频曲线。采用的是35Z变容二极管，带高放调谐的幅频曲线的巨型系数比不带高放调谐的要好。

changwanren

aihao 发表于 2020-2-29 18:02
嗯嗯，估计用变容二极管，性能会下降好几倍吧。

采用变容二极管做调谐回路可变，尤其是带高放调谐的电路，扫频时不能像空气双联可采用较高的电平输入，那样性能真会性能下降好几倍。采用很低的电平输入，若输出驱动电平不够的话，可加一级场管放大，可得到很理想的幅频曲线。变容二极管可变调谐回路，不能承受很高的谐振电压。由于接收电台信号是弱信号，若扫频用强信号，得到的幅频曲线和实际接收情况不一致。

ooi

学习了，我一直用0dbm的扫频仪信号测试变容调谐的高放电路，总觉得哪里不大对，又找不出原因

aihao

changwanren 发表于 2020-2-29 20:00
采用变容二极管做调谐回路可变，尤其是带高放调谐的电路，扫频时不能像空气双联可采用较高的电平输入，那 ...

是不是用变容二极管做本振不能输出太强的本振信号，只能加放大？另外是不是用四个变容二极管，两并两串，性能比单个的二极管好。

aihao

另外还想请教下老师，对磁棒线圈进行屏蔽，就留一条缝，我在天线手册上看到过这种方法，不过是用来测向的。如果用来接收，利会大于弊么？