探讨一下用磁棒天线的全向接收问题

atonement

swp 发表于 2024-7-9 20:33
雷电信号的频谱太宽，能力差异也很大，在中波低端与长波波段能量很集中。但是在家里做简易的接收装置测相 ...

你只需要考虑相控阵天线能在家里做全向扫描吗？就明白了。测向天线当然在户外使用。并且天线本身就是要做成超宽带形式。我就仿真过接收雷电信号的天线。

swp

donglw 发表于 2024-7-9 12:54
可以采用至少八组八木天线

谢谢指点，在家里搞点东西真不容易，环境制约太厉害了。

swp

longshort 发表于 2024-7-9 13:16
正交的磁棒天綫各自帶有放大器，信號達到一定的幅度就可以分別測量相位、强度，獲得方位角還是容易的。

感谢解答，我看他们的设备就是您说的这种架构，看来理论上问题可以解决，但实际安装环境影响精度很厉害。我曾经带着日本70年代航海专业测接收机去过海边，远离大型金属物体时对中波电台与长波导航台测向都还准确，但是靠近集装箱后方向都变了，误差能达20°。我们这气象台的仪器室看图片也就是砖混结构，不知道影响如何？感到安放这些仪器应该是在小木屋里才没附加影响。所以说家里实现比较准确的地位几乎是不可能了，能做的全向响应把附近雷电电磁波全向接收下来不考虑向量就很不错了。

swp

atonement 发表于 2024-7-9 22:00
你只需要考虑相控阵天线能在家里做全向扫描吗？就明白了。测向天线当然在户外使用。并且天线本身就是要做 ...

您说的对，大尺寸的里没法实现，所以才构思个磁棒全向接收。其实考虑到雷电电磁波的强度与居住环境，两根正交磁棒也就不能解决问题了。铝合金窗户构成的闭合短路环对于磁棒轴向垂直于窗户平面方向的接收很差，只有与这个平面平行才勉强接收一点信号，这对于中波收音机是经过实践证明了的，当然对于雷电信号也一样适用。

atonement

swp 发表于 2024-7-10 08:55
您说的对，大尺寸的里没法实现，所以才构思个磁棒全向接收。其实考虑到雷电电磁波的强度与居住环境，两根 ...

磁棒天线如果工作在谐振状态，那是窄带天线。并且，磁棒天线工作时的驻波比你有没有实测过，我没玩过但觉得会很差。这种天线的性能比半波振子差的是天上地下。如果是你说的超宽带天线在雷电比如5M～50M频率，做一个会非常巨大。因为很基本的道理，磁棒天线这种加载型谐振小型化天线不但天线效率极低，其带宽也必然很窄很窄。天线的小型化和宽带化是互相矛盾的。

lemontreen

首先表示一下对楼主的钦佩。从来没想过一个普通人能够这么精确的预测雷电信号。

理论上来说在灵敏度足够的情况下十字交叉的2个磁棒天线就能够准确测量出水平面上的雷电位置。但是实际精度不好说，用4个错开45度效果会更好，8个错开22.5度又会更好。
信号处理上肯定是要分别处理，几套信号处理系统在进入ADC之前需要完全分开。

而且这种测量装置需要应该需要在空旷环境才能准确发挥作用才对。最好是架高。特别要注意远离磁性材料，近距离有导体也会影响测量，特别是环形或者大的片状导体。如果当地地址环境有磁性矿的话还需要进行修正。
综合以上，可能在海上测量会是最理想的。陆地环境很难达到理想结果，除非进行大量且频繁的修正。

楼主在雷电监测预警方面获得的成功令人钦佩。顺便吐槽一下国字号单位里的这些专家的水平在有那么多经费和那么好的设备的前提下居然还没楼主做的好真是够丢脸的。不知道是真正有水平的人都跑出国了吗？还是这些人得过且过混日子。

最后问一下，是否有开源资料？很想仿制一个。我家里的环境正好是很怕雷电的那种类型。又想在楼上装天线。夏季如果有这么一个雷电检测装置的话就太方便了

donglw

swp 发表于 2024-7-10 08:20
谢谢指点，在家里搞点东西真不容易，环境制约太厉害了。

若住顶层带阳台可能好些，温馨提示：安装设备必须安装避雷针！

swp

atonement 发表于 2024-7-10 09:18
磁棒天线如果工作在谐振状态，那是窄带天线。并且，磁棒天线工作时的驻波比你有没有实测过，我没玩过但觉 ...

您说的对，磁棒天线就是用在中波时仅仅是解决了尺寸问题，效率是很低的，没有那它当发射天线就是个例子。但受环境场地限制，中波以下频率接收磁棒线圈天线还是主流，加上雷电的脉冲能量太强了，磁棒天线在这一领域还是可行的。

swp

lemontreen 发表于 2024-7-10 09:19
首先表示一下对楼主的钦佩。从来没想过一个普通人能够这么精确的预测雷电信号。

理论上来说在灵敏度足够 ...

坛友过讲了 ，对于我们玩无线电的人来说天电干扰很烦恼，尤其夏日的夜晚想接收远方电台时。但是这几年接收的节目质量太垃圾了，仅仅是收个信号玩玩而已，所以玩的方向变了，况且雷电预警在夏季很有用，能决定出门与否与午后及时收衣服。

    没用任何数字技术处理，年龄加上知识面的原因无法涉及到现代信号处理了，如果死磕电脑与数字技术，恐怕到老也无所事事，还不如轻车熟路重操旧业玩老的。您若是在这一领域有技术专长，真可以好好发挥一下，这是时代发展的趋势。

     关于接收雷电信号的实践，把我的经验分享一下，接收机的灵敏度不需要太高，小于5mmV/M的灵敏度足够了，因为雷电是脉冲放电，瞬间场强极高，这一点是跟广播电台有明显区别的。所以调整在状态的来复再生式四管机就很合适，我就是主要用它接收的。选用直放机的理由有如下几点，1是改频方便，我就是用个390P的电容串联个开关并联在原单联上，平时是收音机，接通电容拉低到长波接收雷电。为何不用超外差机器是有原因的，机器里面的AGC电路在雷电接收时正好起反面作用，抑制了信号动态，式通过信号强度判定距离的方法不能用。还有超外差机改频麻烦，把一台状态良好的机器拉低到中波一下要改两个地方。另外发现现代商品机器接收雷电反而不如老机器与直放机，我用德生PL680接收得一塌糊涂。德生早期产品909,9012等机型也一样，一比较才选用直放机。

   您提到专业人员为何做不出成绩是有原因的，第一是有规章制度限制，他们必须循规蹈矩地执行，不然出了问题丢饭碗，再者设备再差也不影响他们的薪金，没有科研动力。其实好的设备的研制应该是交给从内心热爱这个专业领域里的人手里，思想是最珍贵的，有了思想的指导就可以交给下属工厂做式样，逐步改进完善才能形成正规产品。但这个过程是要由资金支撑的，专业人员没几个有财政支配权的，所以就是这个现状。还有就是有了成绩是领导的出了事是自己的。

   您提到室外架天线的事，看来周边环境不错，属于制高点，这就要特别注意防雷！这种环境在楼顶安装设备除了有合格的防雷接地与避雷针外，空间电场监测就十分必要了，也就是说我们讨论的用磁棒接收雷电的方式并不是防灾最有效的手段，仅仅是被动手段，直接探测空间电场变化才是主动手段，怎样把第一个雷击提前预测是最关键的事。但是这种技术受周围物体影响太大，如果坛友楼顶上有足够大的场地到不妨实验一下。我的构思是在高于避雷针的位置设置一个电场探头，用太阳能电场与蓄电池供电，信号用光纤引到市内，这就消除了设备引雷隐患。天线最好是用同轴电缆引入室内，屏蔽层接地，雷雨天拧下插头丢室外。要是在楼顶再加上磁场接收装置就是我们讨论的话题，可以在周边有雷电活动时只要强度达到阈值就启动同轴继电器切断户内引入线接地，也是重要的防灾手段。

lemontreen

swp 发表于 2024-7-11 10:03
坛友过讲了 ，对于我们玩无线电的人来说天电干扰很烦恼，尤其夏日的夜晚想接收远方电台时。但 ...

我是去年刚入门玩收音机的。小的时候特别喜欢，但是那个时候条件不允许，没的玩。现在虽然条件也不好，但是玩玩收音机的条件总算是有了，所以就算完成儿时的梦想吧。

我家的位置对于玩收音机的人来说还算不错，在农村干扰相对较少，而且在一个小山包顶上，算个小的制高点了。就是相对来说雷击风险较高，由于没找到专业的避雷针安装相关的机构、人，所以我家没有安装避雷针，为了防雷我在我家边上种了几颗泡桐树来当避雷针。

我稍微懂点单片机，但是懂的不多。到时候试试看能否用比较简单的方式处理接收到的雷电、场强信号，然后给自己家做个雷电预警。您提到的太阳能+电池的方式非常好，我曾用巴掌大的太阳能电池板和一小节锂电池做过草莓棚子里的温度监控，信号采用无线传输，工作了一整个冬天都非常好用。如果做雷电预警，考虑继续采用这个组合，换一下传感器和信号处理电路应该就行了。对于这个项目，如能成功，能够及时的收衣服就已经很值得了。不过估计要到明年才有时间做了。最近在做收音机，先玩成这个项目再说吧。明年开整雷电预警的时候再来请教您一些细节，到时候还望不吝赐教

专业人员不专业的问题，如您所说，还是制度的问题。哎，也是一种悲哀。还是靠我们自己吧，靠他们准没戏。