Bagaimana cara kerja "antena" Theremin?

Saya selalu berasumsi bahwa bentuk antena itu penting; monopole vertikal untuk pitch dan loop horizontal untuk volume, berpikir bahwa ini meminimalkan interferensi satu sama lain. Tapi sepertinya mereka benar-benar beroperasi lebih banyak di kisaran 200-500 kHz. Pada frekuensi ini antena yang baik akan panjangnya ratusan meter, dan penggunaan frekuensi yang berbeda untuk setiap antena sudah cukup untuk mencegah gangguan.

Di sisi lain, skema Moog Etherwave memiliki banyak gulungan secara seri dengan antena, yang mana bisa berupa pemanjangan listrik ?

Kebanyakan deskripsi yang saya baca menjelaskan bahwa hanya kapasitansi manusia ke tanah yang merusak osilator, jadi segala bentuk logam akan berfungsi, karena itu hanya bertindak sebagai pelat kapasitor.

Halaman ini menjelaskan sesuatu yang berbeda, yang saya tidak mengerti:

Lebih dari 4 inci (10 cm) RF heterodyne theremin pitch variasi disebabkan oleh perubahan "resistensi radiasi". Ini adalah total daya elektromagnetik RF yang dipancarkan dari antena pitch dibagi dengan kuadrat arus bersih yang mengalir ke antena pitch. Medan pitch adalah keseimbangan listrik / magnetik ganda, bukan hanya medan kapasitif seperti yang biasa dinyatakan.

Penjelasan lebih lanjut di sini

Apakah ini benar? Apa yang salah dengan penjelasan kapasitansi?

Lebih:

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

Linearkan sensitivitas nada - Saya menemukan bahwa oktaf atas jauh lebih terkompresi dan nada tertinggi yang ingin saya mainkan sangat dekat dengan antena sehingga vibrato yang akurat tidak dimungkinkan. Cara untuk meratakan respons adalah dengan menempatkan induktor secara seri dengan antena.

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

Efek ini sebagian diimbangi oleh sifat sirkuit tuned LC, yang frekuensinya tergantung pada akar kuadrat terbalik kapasitansi. Ini adalah alasan utama, saya percaya, mengapa osilator berdasarkan pada satu kutub (hanya satu komponen reaktif, yaitu kapasitansi) tidak pernah digunakan untuk penggunaannya. Saya, dan mungkin banyak lainnya, telah bereksperimen dengan osilator RC dalam upaya untuk menyingkirkan gulungan-gulungan sial itu; bahkan timer NE555 biasa dapat digunakan untuk tujuan ini. Namun, dalam rangkaian seperti itu frekuensi osilasi berbanding terbalik dengan kapasitansi, bukan akar kuadrat kapasitansi, dan efek "kuadrat" jauh lebih buruk. Cara lain untuk melihat ini adalah bahwa sensitivitas (dF / dC) dari sirkuit RC sebanding dengan 1 / C2 daripada 1 / C1.5 dalam kasus rangkaian LC.

Fakta bahwa theremins menggunakan mixer heterodyne tidak ada hubungannya dengan RF. 'Antena' bukan antena dalam pengertian RF klasik. Penjelasan kapasitansi benar.

Kapasitor dan Theremin 'Antennae'

Jenis kapasitor yang paling sederhana adalah kapasitor pelat paralel . Itu berarti kapasitor terdiri dari dua pelat logam yang dipisahkan oleh beberapa bahan yang disebut dielektrik. Persamaan untuk kapasitansi kapasitor tersebut adalah C = εA / d, di mana ε adalah permitivitas dielektrik (ε≈8.8541878176 .. × 10 ^ −12 F / m untuk udara).

Ketika Anda mengoperasikan theremin, tangan Anda adalah satu piring (tangan Anda secara efektif di-ground), antena adalah yang lain, dan udara di antara keduanya adalah dielektrik. Saat Anda menggerakkan tangan, Anda memvariasikan kapasitansi antara arde dan antena. Kedua tangan akan memengaruhi kedua antena, karena keduanya bertindak seperti dua pelat secara paralel, sehingga meningkatkan total area.

Kedua antena berada pada sudut kanan karena mengurangi dampak tangan kiri Anda pada antena kanan dan sebaliknya. Sebagai contoh, ketika Anda menggerakkan tangan Anda naik dan turun di atas antena volume, itu mempertahankan jarak yang relatif konstan dari antena pitch, sehingga kontribusinya terhadap kapasitansi keseluruhan adalah konstan (dan kecil).

Teori Operasi

Catatan / Pembaruan: Silakan merujuk ke Jawaban FredM untuk penjelasan yang lebih rinci tentang osilator.

Kedua kapasitor antena adalah bagian dari dua osilator LC aktif yang berbeda dan kompleks . 'L' mengacu pada induktor, yang menyimpan energi dalam medan magnet; 'C' mengacu pada kapasitor, yang menyimpan energi dalam medan listrik. Dalam osilator LC, energi terus mengalir bolak-balik di antara keduanya, berubah dari potensial listrik menjadi potensial magnet.

Frekuensi osilator nada berada di luar frekuensi audio, sehingga tidak dapat langsung digunakan. Theremin memiliki osilator ketiga yang beroperasi pada frekuensi tetap. Osilator pitch dan output osilator tetap dimasukkan ke dalam mixer heterodyne , menghasilkan output yang mencakup jumlah dan frekuensi perbedaan dari dua input. Frekuensi penjumlahan bahkan lebih tinggi dari sinyal aslinya, sehingga tidak berguna dan disaring . Sinyal yang dihasilkan adalah frekuensi tunggal (plus harmonisa ) dalam rentang audio.

Frekuensi osilator volume digunakan untuk mengontrol seberapa banyak sinyal audio diperkuat. Saat Anda menggerakkan tangan Anda, frekuensi berubah, sehingga gain amplifier berubah, dan dengan demikian volume output berubah.

Ada beberapa kebingungan karena ada dua topologi umum dengan theremins, namun, dalam kedua kasus mekanisme penginderaan jarak adalah murni kapasitif (listrik / elektrostatik, bukan magnet atau elektromagnetik sampai tingkat yang signifikan)

Dua topologi utama adalah (a) osilator tangki LC dengan seri L yang terhubung ke antena yang membentuk rangkaian resonansi seri. Antena L jauh lebih besar dari tangki L, dan tangki C jauh lebih besar dari antena C. Perubahan antena C "dikonversi" melalui resonansi LC dengan cara yang menyebabkan perubahan ini (karena masing-masing penyetelan frekuensi antena dan operasi tangki) menjadi induktansi variabel "virtual" yang terlihat di induktor tangki - jadi sementara resonator antena merespons variasi kapasitansi, frekuensi tangki (osilator) dikendalikan oleh induktansi variabel - dan keduanya berinteraksi satu sama lain lain dengan cara yang kompleks yang meningkatkan linearitas musik.

(B) Topologi umum lainnya (inferior) adalah di mana kapasitor tangki secara langsung paralel dengan kapasitansi antena, dan frekuensi osilator adalah fungsi LC sederhana, dan sangat non-linear.

Contoh topologi (a) adalah semua theremins yang dirancang oleh Lev Termen, semua theremins yang dirancang oleh Bob Moog. Contoh tipe (b) termasuk Jaycar / chip silikon theremins dan sebagian besar sampah sederhana yang ditemukan di WWW.

Ada topologi yang kurang umum lainnya juga ...

BTW, "skema" di bagian atas halaman ini adalah jenis topologi tipe "b" yang paling buruk

Sementara saya percaya penjelasan pertama adalah yang "sederhana", saya pikir penjelasan kedua sangat masuk akal. Seperti @Kortuk menyatakan dalam komentarnya, Anda beroperasi di wilayah "medan dekat" antena. Ini adalah wilayah yang tidak berperilaku cukup seperti apa yang Anda harapkan jika Anda mendasarkan perhitungan Anda pada pola radiasi antena medan jauh standar.

Di bidang dekat, Anda memiliki bidang dekat reaktif dan bidang dekat resistif. Dekat-bidang reaktif adalah di mana bidang E dan H terus-menerus dibangun dan runtuh, tanpa energi meninggalkan antena, itu hanya berganti-ganti antara dua jenis bidang yang berbeda. Dengan meletakkan tangan Anda di dekat antena, Anda secara efektif mencuri sebagian daya yang ada di bidang ini.

Saya pikir perbandingan yang baik adalah sepasang induktor dengan induktansi timbal balik. Induktansi timbal balik dari induktor kedua membuat perubahan induktansi diukur pada induktor pertama. Hal yang sama terjadi pada antena. Dengan meletakkan tangan Anda dekat dengan antena, Anda mengeluarkan sebagian daya dari bidang E dan H yang berganti-ganti di wilayah tersebut, dan dengan demikian mengubah jumlah induktansi / kapasitansi yang dilihat sirkuit tangki LC, dan melepaskannya dari osilator.