Цель экспериментов - обнаружить явление прямого преобразование свободной отрицательной энергии вакуума в электрическую энергии с помощью продольной заузленной электромагнитной волны (отрицательной энергии), созданной заузленной антенной, для организации самоподдерживающегося процесса генерации этой энергии без внешних источников электропитания.

Оборудование: стенд для измерения преобразования свободной отрицательной энергии вакуума в электрическую энергию; вектор анализатор цепей N9918A (фирмы «KeySight Technology» США); радиоизмерительный векторный СВЧ-генератор E8257D (фирмы «KeySight Technology» США); мультиметр 34461A (фирмы «KeySight Technology» США), миниатюрный блок питания «Universal AC-DC Adaptor EAD 500AS» (Китай)

Для проведения экспериментов была создан стенд и принципиальная схема, показанная на рис. 1 КОНДУКТИВНО-ИНДУКТИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ ВАКУУМА с прямым превращением этой энергии в электрическую энергию, тепловую и световую с помощью цепи положительной обратной связи, образованной резонансным СВЧ-выпрямителем на СВЧ-диодах 2А515А с усилением напряжения и задающим СВЧ-генератором на СВЧ-транзисторе 2Т518Б-2.

Рис.1 Принципиальная электрическая схема генератора энергии вакуума.

На рис. 1 показана эпюра напряжения стоячей волны продольной заузленной электромагнитной волны с длиной волны в волноводе 50-омного коаксиального кабеля λ_в=86 мм, усиленной нулевыми колебаниями вакуума снаружи кабеля вблизи СВЧ-разъёма на входе кабеля. Это напряжение снимается в двух местах: в максимуме поля на разъёме и в нуле поля на ¼ длины волны (в диэлектрике коаксиального волновода), причём на входе кабеля осуществляется гальванический (кондуктивный) контакт в двух точках входа выпрямителя в максимуме поля на разъёме, а точке нуля поля осуществляется индуктивный электрический контакт с помощью зонда для этого выпрямителя хотя это не принципиально.

На входе экранирующей оплётки кабеля подключаются входы резонансного выпрямителя с умножение напряжения на два на диодах Д1-Д2 и ёмкостях С1-С2.

Выпрямленные напряжения суммируется на конденсаторах С1-С2

Суммарное выпрямленное напряжение стабилизируется стабилитроном Ст.

Дроссели Др1-Др2 блокируют СВЧ-ток в сторону выпрямителя.

Дроссели Др3-Др4 блокируют СВЧ-ток в сторону запускающей электрической батареи на напряжение 7 В.

Задающий СВЧ-генератор собран на транзисторе Т1 по смешанной схеме: с общей базой по СВЧ-току через разделяющий конденсатор в базе С6 и по схеме с общим эмиттером по постоянному току без постоянного смещения на эмиттере для работы в режиме типа «С», т.е. с углом отсечкой тока θ=90⁰, поэтому его КПД по мощности не менее 90 %. Последовательный колебательный контур на частоту 2,33 ГГц (или 500 МГц легче для настройки) образован индуктивностью L1= 2,5нГ, ёмкостью С5=2 пф и ёмкостью положительной обратной связи на эмиттер с помощью внутренней собственной ёмкости коллектора транзистора Ск=5 пф. Эта же ёмкость является частью делителя напряжения совместно с конденсатором С5. Выходное СВЧ-напряжение с коллектора Т1 через блокирующие по постоянному току конденсаторы С7-С8 и согласующее сопротивление R10=100 Ом поступает симметрично и параллельно на вход разъёма экспериментального кабеля на его центральный проводник и экранирующую оплётку. Согласование по СВЧ-напряжению выхода задающего генератора с 50-омным кабелем обеспечивается параллельным включёнием R10=100 Ом и внутреннего сопротивления эмиттер-коллектор R_вн= 100 Ом.

От входа на кабеле поперечная ЭМВ типа ТЕМ распространяется внутри диэлектрика кабеля к выходу на согласующе-симметрирующую полуволновую петлю (U-колено) и через трансформатор волнового сопротивления в виде ¼λ шлейфа поступает на два плеча симметричной ФАР в виде двух пятилистников. Половина поступающей из кабеля мощности ФАР излучает ортогонально своей оси в виде поперечной заузленной компоненты ЭМВ, четверть мощности излучает по своей оси в форме продольной заузленной компоненты ЭМВ в вакууме и четверть мощности возвращается обратно в кабель в виде продольной заузленной компоненты ЭМВ, которая существует в электропроводнике кабеля: в центральном проводнике и экранной оплётке кабеля, и усиливается вакуумом в этом электропроводнике. В виде стоячей продольной заузленной СВЧ волны электрического и магнитного поля (показанной на эпюре) снаружи кабеля напряжение измеряется выпрямителем с усилением напряжения на четыре и подаётся на автономное электропитание задающего генератора на СВЧ-транзисторе Т1. Цепь положительной обратной связи замкнулась через выпрямитель, задающий генератор, внутреннее пространство кабеля, ФАР, электропроводник внутри кабеля, вакуум и обратно на выпрямитель. Благодаря усилению энергии в электропроводике, происходит компенсация потерь в кабеле ФАР, выпрямителе и задающем генераторе, дополнительно компенсируется энергия в выпрямителе на зажигание лампочек накаливания.

Расчёт параметров принципиальной схемы.

Для технической реализации принимает, что мощность падающая на вход кабеля в виде поперечной ЭМВ равна P_вх=0,25 Вт (24 дБм), тогда амплитуда напряжение на волновом сопротивлении R=50 Ом (50-омного кабеля) равна

U_вх=sqrt(0,25·50)= 3,5 В.

Далее расчёт ведётся с выхода задающего генератора в стороны выхода выпрямителя (т.е. входа задающего генератора).

Для задающего генератора в режиме «C» амплитуда полуволны отсечки тока на коллекторе транзистора U_к и почти равна размаху переменного напряжения выхода генератор, т.е.

U_к≈2 U_вх=7 В.

При выбранном соотношении делителя, образованного напряжением на R7=50 ом и на внутреннем сопротивлении коллектора транзистора R_вн= 100 Ом, т.е. при выбранном соотношении ( R7+ R_вн)/ R_вн =3/2 на делителе напряжения, напряжение источника питания E генератора равно

E=7·3/2=10,5 В.

Определяем, какое напряжение даёт простейший однократный выпрямитель одного плеча умножителя, когда на его вход с наружной стороны кабеля (на разъёме) приходит максимум мощности P_д стоячей волны, как части входной мощности равной P_д = 0,66P_вх= 0,66·0,25= 0,17 Вт (22 дБм) с учётом потерь на излучение в ФАР и в кабеле (1 дБ/м) при распространении энергии в прямом и обратном направлении. Это значение мощности снаружи кабеля измерено экспериментально вдоль трубки одной силовой линии стоячего поля на частоте 2,33 ГГц, причём полная мощность в объёме снаружи кабеля и вблизи него до границы радиусом r~λ/4 ближней зоны (экспоненциально спадающего стоячего поля) вокруг кабеля равна

P₀= КНД·P_вх=4π·S/λ² ·P_вх,

где S=2π·r·L=2π· λ/4· λ/2= π· λ²/4 – эффективная апертура антенны, распределённой на полуволне стоячей волны вдоль кабеля, длина апертуры равна 2π·r, ширина апертуры L= λ/2 вдоль кабеля на протяжении полуволны стоячей волны, поэтому

P₀= 4π·S/λ² ·P_вх=π²·P_вх≈10·P_вх=2,5 Вт (34 дБм),

т.е. наблюдается усиление снаружи кабеля по полной мощности на 10 дБ по отношению к входной мощности на кабеле.

В данной реализации съём полной мощности вокруг снаружи кабеля не используется, так как оказывается, что для компенсации всех потерь достаточно мощности снятой с локальной трубчатой области двух силовых линий от двух точек на поверхности входа кабеля. Эта мощность подаётся на два плеча симметричного выпрямителя с 4-х кратным усилением напряжения (двукратное умножение на выпрямителе и в резонансе усиление ещё в два раза).

Напряжение U_д на выходе (на нагрузках) простейших идеальных детекторов на заряженных ёмкостям С1-С2 равно

U_д= sqrt(0,17·150)= 5 В,

тогда с учётом КПД реального детектора по мощности равным КПД_p = 0,33, а по напряжению КПД_U= 0,55 имеем напряжение на одном плече детекторе равное

U_д=0,55·5=2,75 В,

(прямое сопротивление диода 2,5 Ом, постоянный ток 0,1 А) откуда видно, что один однократный выпрямитель не сможет обеспечить питание транзистора E=10,5 В, необходимо усиление напряжения в 4 раза, состоящим из двух плеч однократных детекторов. Входные напряжение на них усиливается на входе в резонансе на параллельном контуре с индуктивностью Lрез и ёмкостями С1-С2 в резонансе не менее, чем в два раза. Следовательно напряжение на выходе резонансного выпрямителе равно

U_4д=4· U_д=4·2,75 =11 В,

этого напряжения достаточно с запасом, чтобы обеспечить электропитание транзистора равное E=10,5 В.

В созданном резонансном выпрямителе с усилением по напряжению примерно в 14 раза на резонансной частоте 500 МГц получено выходное постоянное напряжение 47 В на холостом ходу и 8 В при нагрузке ~100 Ом в виде коллекторной цепи питания транзистора при входной калибрующей мощности 25 дБм (примерно 300 мВт при входном калибрующем СВЧ-напряжение примерно 4 В). Следовательно коэффициент усиления нагруженного резонансного выпрямителя равен 2 по напряжению, а - усиление по мощности в 4 раза.

Общая конструкция стенда показана на фото - рис. 2 (для масштаба показаны радиомонтажные инструменты)

Рис 2. Общая конструкция стенда.

На фото (рис. 3) показана симметричная заузленная фазированная антенна с двумя пятилистниками на частоту резонанса выпрямителя равную 485 МГц ±10 МГц (длина электромагнитной волны ~60 см) в сравнении с симметричной заузленной ФАР с двумя пятилистниками на частоту 2,33 ГГц (длина электромагнитной волны ~13 см), на фото она установлена рядом слева.

Рис. 3 Фото симметричной заузленной фазированной антенны с двумя пятилистниками на частоту 500 МГц в сравнение с симметричной заузленной ФАР на частоту 2,33 ГГц.

Коэффициент стоячей волны (КСВ) измеренный на векторном анализаторе цепей N9918A показан на рис. 4. КСВ менее 1,4 в полосе частот 470 МГц-500МГц, как видно антенна хорошо согласована шлейфами и трансформаторам волнового сопротивления.

Рис. 4 График КСВ ФАР на 500 МГц в полосе часто 470МГц-500 МГц КСВ менее 1,4.

Измеренное на проход погонное затухание заузленной продольной ЭМВ на дистанции связи до 3 длин волн (до 180 см) менее 1 дБ при удвоение дистанции связи в два раза (все антенны на поперечной ЭМВ имеют затухание 6 дБ при удвоении дистанции связи).

Преобразователь отрицательной энергии вакуума в сборе в соответствии со схемой состоял из экранированной коробки с резонансным выпрямителем и платой задающего СВЧ-генератора. Выход выпрямителя был соединён гальванически с коллектором и эмиттером транзистора генератора через блокирующие индуктивности. При этом радиочастотный выход задающего генератора подсоединяется к приёмному входу векторного анализатора цепей.

МЕТОДИКА исследования.

1. Сначала калибруется резонансный выпрямитель на частоту 485 МГц максимума напряжения на выходе выпрямителя (в полосе частот 480МГц -500 МГц, мощность калибрующего сигнала 25 мВт (примерно 300 мВт). Для чего его радиочастотный вход подключается к выходу радиоизмерительного генератора E8257D как показано на фото (рис. 5)

Рис. 5 Фото подключенного выпрямителя к радиоизмерительному генератору.

Затем, изменяя в полосе частот частоту генератора (на фото стоит внизу на столе), ищется максимум постоянного напряжения на выходе выпрямителя по показанию мультиметра (на фото размещён на генераторе) на холостом ходу. Максимальные показания мультиметра показаны на рис. 6.

Рис. 6 Фото максимальных показаний мультиметра.

На фото рис. 6 видно, что максимальное показание мультиметра равно 46,2602 В на резонансной частоте 485 МГц, однако при нагружение выхода выпрямителя активной нагрузкой ~100 Ом коллекторной цепи питания работающего генератора (частично открытого) транзистора Т1 напряжение падает до 8 В, которого достаточно для нормальной работы генератора.

2. Калибруется задающий СВЧ-генератор на транзисторе Т1 с помощью миниатюрного блока питания «Universal AC-DC Adaptor EAD 500AS», настроенного на постоянное напряжение 12 В. Это напряжение подключается на коллектор-эмиттер транзистора Т1. Измеряется уровень мощности на выходе генератора равный 150 мВт, следовательно этой мощности недостаточно для компенсации потерь в кабеле, антенне и выпрямители до уровня 25 дБм. Затем генератор подключался к выходу выпрямителя по схеме на рис.1, а на вход выпрямителя подавался сигнал мощностью 25 дБм от радиоизмерительного генератора E8257D. На выходе нагруженного выпрямителя измерялось уменьшенное напряжение 8 В (вместо 47 В на холостом ходу), а на выходе измерялась уменьшенная мощность 100 мВт. Этой мощности тем более недостаточно для компенсации потерь в кабеле, антенне и выпрямители до уровня 25 дБм. Данный недостаток обусловлен плохим качеством списанного транзистора (его номинальная мощность 250 мВт при напряжении питания 10 В ), срок годности которого 25 лет уже прошёл.

3. Проводилось испытание по измерению генерации свободной энергии вакуума путём подачи мощности 25 дБм (300 мВт) поперечной ЭМВ типа ТЕМ от радиоизмерительного генератора на вход кабеля длиной 3 м и далее в ФАР и затем из ФАР в пространство и в кабель в центральный проводник и экранирующую оплётку как показано на фото (рис. 7).

Рис. 7 Фото измерительной схемы от выхода радиоизмерительного генератора N8257D через кабель на ФАР с подключённым выпрямителем на разъём кабеля.

Снаружи кабеля вблизи разъёма измерялся уровень постоянного напряжения на холостом ходу выпрямителя (при подключённом и отключённом задающем генераторе на транзисторе Т1). Фото подключения выпрямителя с помощью четвертьволнового штыря на центральном проводнике коаксиального разъёма выпрямителя показано на рис. 7 и более подробно на фото на рис.8.

Рис. 8 Фото подробной схемы подсоединения выпрямителя с помощью четвертьволнового штыря на центральном проводнике разъёма выпрямителя.

Напряжение на выходе выпрямителя, измеренное мультиметром, показанное на фото, равно 0,36 В вместо 47 В, указанное в п.2 для режима калибровки. То есть напряжение стало меньше в 200 раз или на 23 дБ. Это соответствует уменьшению мощности снаружи кабеля на 23 дБ÷22 дБ, то есть с уровня 25 дБм до уровня 2 дБм÷3 дБм, что непосредственно измерялось векторным анализатором цепей N9918A с помощью зонда, - штыревой антенной с противовесом Этот зонд показан на фото рис. 7. Важно отметить, что уровень фидерного эффекта кабеля длиной 3 м и просачивание мощности поперечной ЭМВ через экранную оплётку кабеля находился на уровне ─ 50 дБм, аналогично данным в статье «Исследование возможности накопления свободной энергии вакуума электрическим способом» [1] для измерений индуктивного суммирования мощности свободной отрицательной энергии вакуума на частоте 2,33 ГГц.

Следовательно, как и в статье «Исследование возможности накопления свободной энергии вакуума электрическим способом», на частоте 500 МГц так же обнаруживается эффект генерации свободной отрицательной энергии вакуума, индуцированный продольной заузленной ЭМВ с помощью заузленной симметричной ФАР, состоящей из двух пятилистников. Однако, усиление этой энергии на частоте 500 МГц на 22÷23 дБ меньше, чем на частоте 2.33 ГГц (статья [1]), поэтому компенсация всех указанных потерь невозможна и, следовательно, не возможна организация самоподдерживающего режима генерации свободной отрицательной энергии вакуума без внешнего источника электрической энергии. Причина такой невозможности не только в низком недостаточном уровне мощности задающего генератора на плохом транзисторе Т1, но и в принципиальном эффекте уменьшения усиления и увеличения потерь в электропроводящей среде для продольной ЭМВ при уменьшении объёма этой среды относительно длины этой волны в ней. При одном и том же размере электропроводящей среды в качестве волновода определённого сечения и длины волновода чем больше частота продольной заузленной ЭМВ в нём, тем меньше потери и больше усиление и чем меньше частота, тем больше потери и меньше усиление, это обратно свойству поперечных ЭМВ из-за действия скин-эффекта. Сказанное поясняется нижеследующим. На частоте 2,33 ГГц (статья [1]) при входной мощности внутри кабеля 25 дБм, измеренная снаружи кабеля длиной 1 м мощность свободной отрицательной энергии вакуума равна 22 дБм, то есть на 3 дБм меньше входной мощности в кабеле длиной 1 м (12 длин волноводных длин волн) с диаметром центрального проводника 1,5 мм и диаметром проводника экранной оплётки 7 мм. То есть на частоте 500 МГц при измеренном уровне мощности снаружи 3 дБм уменьшение мощности свободной отрицательной энергии вакуума составляет

22дБм -3 дБм = 19 дБ (1)

по сравнению с мощностью на частоте 2,33 ГГц.

Следовательно, в том же кабеле на частоте 485 МГц (500 МГц) при отношении частот (а значит и обратных длин волн) равном 5~ 2330 МГц/485МГц, чтобы получить такое же усиление надо увеличивать объём всех электропроводников кабеля в

5³=125 раз на 21 дБ, (2)

т.е. диаметр центрального проводника необходимо увеличить в 5 раз до 7, 5 мм, диаметр экранной оплётки - в 5 раз до 35 мм, - длину - в 5 раз до 5 метров. Но это не выполнено по технологическим причинам, поэтому и наблюдается увеличение потерь (уменьшение усиления) на 19 дБ в (1), что по порядку величины близко теоретически необходимому увеличения объёма в (2). Некоторое расхождение значений на 2 дБ в (1) и (2) обусловлено тем, что длина кабеля в эксперименте с частотой 500 МГц всё же не 1 метр, а 3 м, что ближе к требуемой длине 5 м в 1,6...=5/3 раза , т.е. на 2,2 дБ.

При экспериментах на частоте 5 ГГц (длине волны 6 см) потери в том же кабеле ещё уменьшаются, за счёт возрастания усиления свободной отрицательной энергии вакуума пропорционально отношению частот в 2,14= 5/2,33 раза на 3,3 дБ, полностью компенсируя потери энергии в системе, т.е. теоретически возможен самоподдерживающийся процесс генерации энергии без внешнего источника электропитания, без резонансного выпрямителя и задающего генератора, что требует тщательной экспериментальной проверки.

ВЫВОД

1. В эксперименте на частоте 500 МГц обнаружен процесс генерации- усиления свободной отрицательной энергии снаружи кабеля при кондуктивном съёме этой энергии резонансным выпрямителем, аналогично индуктивному (с суммированием) съёму этой энергии на частоте 2,33 ГГц, описанному в статье «Исследование возможности накопления свободной энергии вакуума электрическим способом».

2. Однако, в отличие от экспериментов на частоте 2.33 ГГц, измерено усиление энергии вакуума на 22 дБ меньшее, чем на частоте 2,33 ГГц. Кроме того, по технологическим причинам из-за плохого транзистора в задающем генераторе, потери увеличены ещё на 10 дБ, поэтому организация самоподдерживающего процесса генерации свободной энергии невозможна даже при съёме полной энергии со всего объёма вокруг кабеля в максимуме стоячей волны свободной отрицательной энергии вакуума индуцированной продольными заузленными ЭМВ, созданными заузленной симметричной ФАР.

3. Продолжение экспериментов на частоте 500 МГц, где много проще СВЧ-схемотехника с применением навесных электронных компонентов, возможно при использовании коаксиальных медных волноводов диаметра свыше 35 мм длиной 5 м, что реализуемо в условиях производства при наличии соответствующей волноводной техники и технологии.

4. Продолжение экспериментов на частоте 2,33 ГГц и выше (например на 5 ГГц) требует применение современной технологии изготовления микрополосковых СВЧ-схем с использованием фотолитографии и мощных современных СВЧ-транзисторов и других напыляемых СВЧ-электронных компонентов.

1. Смелов М.В., Исследование возможности накопления свободной энергии вакуума электрическим способом // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.23389, 20.05.2017