Как работает «антенна» Термен?

Я всегда предполагал, что форма антенн была важна; вертикальный монополь для высоты тона и горизонтальный контур для объема, полагая, что это минимизирует их влияние друг на друга. Но, похоже, они на самом деле работают больше в диапазоне 200-500 кГц. На этих частотах хорошая антенна будет иметь длину в сотни метров, и для предотвращения помех достаточно использовать разные частоты для каждой антенны.

С другой стороны, схема Moog Etherwave имеет ряд катушек, включенных последовательно с антеннами, что может быть электрическим удлинением ?

В большинстве описаний, которые я прочитал, объясняется, что только емкость человека относительно земли расстраивает осцилляторы, поэтому подойдет любая форма металла, поскольку она просто действует как пластина конденсатора.

Эта страница описывает что-то другое, хотя я не понимаю:

Более 4 дюймов (10 см) радиочастотного гетеродина колебания шага обусловлены изменениями «радиационной стойкости». Это полная радиочастотная электромагнитная мощность, излучаемая основной антенной, деленная на квадрат суммарного тока, протекающего в базовую антенну. Поле тона представляет собой двойное электрическое / магнитное равновесие, а не просто емкостное поле, как это обычно бывает.

Еще несколько объяснений здесь

Это верно? Что не так с объяснением емкости?

Больше:

http://www.thereminworld.com/silicon_chip_theremin_modifications.html

Линеаризация чувствительности высоты тона - я обнаружил, что верхняя октава была сильно сжата и что самые высокие ноты, которые я хотел сыграть, были настолько близки к антенне, что точное вибрато было невозможно. Способ линеаризации отклика заключается в последовательном соединении индуктора с антенной.

http://www.dogstar.dantimax.dk/theremin/thersens.htm

Этот эффект частично компенсируется природой схемы LC-настройки, частота которой зависит от обратного квадратного корня емкости. Я полагаю, что это основная причина, по которой генераторы, основанные на одном полюсе (только один реактивный компонент, то есть емкость), никогда не использовались для использования в терминировании. Я и, возможно, многие другие, экспериментировали с RC-генераторами, пытаясь избавиться от этих надоедливых катушек; даже обычный таймер NE555 может быть использован для этой цели. Однако в таких схемах частота колебаний обратно пропорциональна емкости, а не квадратному корню из емкости, и эффект «квадрата», соответственно, намного хуже. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что чувствительность (dF / dC) цепей RC пропорциональна 1 / C2 вместо 1 / C1.5 в случае цепей LC.

Тот факт, что Термены используют гетеродинные смесители, не имеет ничего общего с RF. «Антенны» не являются антеннами в классическом смысле RF. Объяснение емкости правильное.

Конденсаторы и Термен 'Антенны'

Самый простой тип конденсатора - это конденсатор с параллельными пластинами . Это означает, что конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных каким-либо материалом, называемым диэлектриком. Уравнением для емкости такого конденсатора является C = εA / d, где ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика (ε≈8.8541878176 .. × 10 ^ −12 Ф / м для воздуха).

Когда вы работаете с терменом, ваша рука - это одна пластина (ваша рука эффективно заземлена), антенна - другая, а воздух между ними - диэлектрик. Когда вы двигаете рукой, вы меняете емкость между землей и антенной. Обе руки воздействуют на обе антенны, так как они действуют как две пластины параллельно, увеличивая общую площадь.

Две антенны расположены под прямым углом, потому что это уменьшает влияние, которое ваша левая рука окажет на правую антенну, и наоборот. Например, когда вы перемещаете руку вверх и вниз над объемной антенной, она сохраняет относительно постоянное расстояние от основной антенны, поэтому ее вклад в общую емкость постоянен (и мал).

Теория Операции

Примечание / Обновление: Пожалуйста, обратитесь к Ответу FredM для более подробного описания генератора.

Конденсаторы обеих антенн являются частью двух разных сложных активных LC-генераторов . «L» относится к индукторам, которые накапливают энергию в магнитном поле; «С» относится к конденсаторам, которые накапливают энергию в электрическом поле. В LC-генераторе энергия постоянно течет назад и вперед между ними, меняя электрический потенциал на магнитный.

Частота генератора основного тона выше звуковых частот, поэтому ее нельзя использовать напрямую. Термен имеет третий генератор, который работает с фиксированной частотой. Генератор основного тона и выходы фиксированного генератора поступают в гетеродинный смеситель, в результате чего получается выход, который включает в себя сумму сумм и разностей частот двух входов. Суммарная частота даже выше исходного сигнала, поэтому она бесполезна и отфильтровывается . Результирующий сигнал представляет собой одну частоту (плюс гармоники ) в звуковом диапазоне.

Частота генератора громкости используется для управления уровнем звукового сигнала. Когда вы двигаете рукой, частота изменяется, поэтому изменяется усиление усилителя и, следовательно, изменяется выходная громкость.

Существует некоторая путаница, потому что есть две общие топологии с терменами, однако, в обоих случаях механизм измерения расстояния является исключительно емкостным (электрический / электростатический, не магнитный или электромагнитный в какой-либо значительной степени)

Двумя основными топологиями являются (а) генератор LC-бака с серией L, соединенной с антенной, образующей последовательный резонансный контур. Антенна L намного больше, чем резервуар L, а резервуар C намного больше, чем антенна C. Изменения в антенне C «преобразуются» посредством LC-резонанса таким образом, что вызывает эти изменения (из-за соответствующих настроек рабочие частоты антенны и резервуара) в «виртуальную» переменную индуктивность, видимую через индуктивность резервуара - поэтому, пока резонатор антенны реагирует на изменение емкости, частота резервуара (осцилляторов) контролируется переменной индуктивностью - и оба взаимодействуют с каждым другой сложным образом, который улучшает музыкальную линейность.

(b) Другая распространенная (низшая) топология - это когда резервуарный конденсатор расположен параллельно параллельно емкости антенны, а частота генератора представляет собой простую функцию LC и крайне нелинейна.

Примерами топологии (а) являются все термены, разработанные Левом Терменом, все термены, разработанные Бобом Мугом. Примеры типа (b) включают чипсы Jaycar / Silicon и большую часть простого мусора, который можно найти на WWW.

Есть и другие, менее распространенные топологии ...

Кстати, «схема» в верхней части этой страницы является наихудшим из возможных топологий типа «b».

Хотя я считаю, что первое объяснение является «простым», я думаю, что второе объяснение имеет большой смысл. Как сказал @Kortuk в своем комментарии, вы работаете в ближней зоне антенны. Это область, которая не ведет себя так, как вы ожидаете, если вы будете основывать свои расчеты на стандартных диаграммах направленности антенны в дальней зоне.

В ближнем поле у ​​вас есть реактивное ближнее поле и резистивное ближнее поле. Реактивное ближнее поле - это место, где поля E и H постоянно накапливаются и коллапсируют, а энергия, покидающая антенну, просто чередуется между двумя различными типами полей. Поднося руку к антенне, вы эффективно отбираете часть энергии, которая есть в этих областях.

Я думаю, что хорошим сравнением была бы пара индукторов с некоторой взаимной индуктивностью. Взаимная индуктивность второго индуктора изменяет измеренную индуктивность первого. То же самое происходит с антенной. Поднося руку к антенне, вы отбираете часть мощности у полей E и H, которые чередуются в данной области, и, таким образом, меняете величину индуктивности / емкости, которую видит цепь LC-бака, и отстраиваете осциллятор.