* * * Форум CQHAM.RU Тема * * * -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- Тема : Антенна Харченко. Часть 2 Started at 19.05.2019 02:08 by Harley Visit at http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=39857 -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 1] Автор : Harley Дата : 19.05.2019 02:08 Заголовок : Антенна Харченко. Часть 2 В продолжении ранее начатой темы, хочу поделиться вариантом микрополосковой антенны Харченко (S антенна), опять антенна моделировалась с целью перекрыть диапазоны 890-960 МГц, 1710-1880 МГц, 1920-1980 МГц, 2010-2025 МГц, 2110-2170 МГц и 2500-2690 МГц. Сторона квадрата рассчитывалась на частоту излучения 1800 МГц. От антенны идет компланарная линия (отводы), рассчитанная на волновое сопротивление 160 Ом и переходит в компланарный волновод с волновым сопротивлением 50 Ом ( все формулы из книги Проектирование полосковых устройств СВЧ, к сожалению без автора). В результате получается довольно низкое входное сопротивление Вопрос: как раз в диапазоне 1800 МГЦ имеется всплеск уровня КСВ, хотелось бы получить ответ с чем это связано и пути разрешения этой проблемы? 313742313743313744313745313746313747313748313748313748313749313750313751 -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 2] Автор : Vol Дата : 19.05.2019 11:24 Почему Вы решили, что такой зиг-излучатель способен перекрыть диапазон частот 900/2690 МГц ? А всплеск Ксв связан с трансформирующими свойствами линии передачи, очевидно длина линии на этих частотах близка к L/4 . На мой взгляд путь решения этой задачи в создании мультибендной антенны, состоящей из нескольких излучателей. Выбор зависит от основных требований ТЗ. -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 3] Автор : UA4NE Дата : 19.05.2019 11:55 У вас какой-то обрубок непонятный получился. При чем тут Харченко? Добавьте недостающие (верхнюю слева и нижнюю справа) половинки к плечам диполя, чтобы они стали квадратной формы. Залейте металлом пустое пространство внутри этих кавдратов. Получится плоский вариант широкополосного и широкоплечего "диполя Надененко". Если не делать сужение дальних концов, получится плоский биконус. Если есть возможность увеличить объем, то характеристики объемного биконуса будут существенно выше, чем плоского. Входное сопротивление понизится до 50-100 ом. Питающую линию выпрямить. Для выбора нужной поляризации развернуть в пространстве. В изображенном виде поляризация горизонтальная. -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 4] Автор : plyrvt Дата : 19.05.2019 11:58 Сразу в один присест спроектировать 3D структуру как антенны так и ССУ - это надо быть магом 80 уровня. Причем в даном случае это ещё и не узкополосный проект, а 3-октавный (ТЗ заведомо обречено на провал, но допустим мы этого ещё не знаем) Моделировать волноводные трансформаторы (СУ на линиях и/или на RLC элементах) и мгновенно видеть их свойства в широкой полосе частот проще всего с помощью Circuit Designer (в HFSS, решатель Nexxim linear frequency response) или APLAC (в CST) Сначала решается голая антенна у которой выходной порт сразу на выходе из антенны, без линий трансформации. Потом под-проект антенны через Ctrl-C/Ctrl-V вставляется в Circuit Designer и антенна на схеме получается "черный ящик" с 2 выходами, для которого известна Z-матрица в широкой полосе частот (её сообщил 3D solver антенны) Потом на схеме можно рисовать любые элементы: любые линии (симметричные, ассиметричные) с любым Zo и длиной, они могут быть и гомогенными и конусными и экспоненциальными. Можно рисовать L, C, R и др. сосредоточенные элементы, можно полосковые резонаторы и т.д. Преимущество схемного решателя - мгновенное решение в широкой полосе частот. Поэтому легко экспериментировать или делать параметрический свип (например по длине и/или по Zо какой-то линии) с чем это связано и пути разрешения этой проблемы? чтобы сказать с чем это связано - приведите Z plot без ССУ и Z plot с ССУ. Причем указывайте и R и jX (real(Z) + imaginary(Z). А если указываете в полярной нотации через mag(Z) то указывайте и polar(Z), откуда мы можем гадать на гуще куда направлен ваш вектор polar(Z) Также перед там как приступать к расчету ССУ - убедитесь что направление излучения антенны во всей полосе частот устраивает. Для этого надо вывести график Gain (насколько я знаю в CST с этим проблемы - я ни разу в жизни не видел графика Gain, вроде там его не существует. Возможно по этой же причине никогда не видел графика R/jX) Что касается вообще вашего проекта - огласите ТЗ. Какая нужна антенна - omni (с круговой ДН) или направленная? https://ypylypenko.livejournal.com/69332.html вот коммерчески успешный проект направленной антенны https://ypylypenko.livejournal.com/48142.html вот вариант решения Hiband излучателя https://ypylypenko.livejournal.com/47162.html вот второй вариант hiband части https://ypylypenko.livejournal.com/69082.html вот тот же диполь с П-балуном Марчанда, но без рефлектора и в коллинеарном стеке, что позволяет получить 7.5 dBi OMNI -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 5] Автор : Harley Дата : 19.05.2019 12:50 У вас какой-то обрубок непонятный получился. При чем тут Харченко? 1) это не две половики, а одна антенна, там есть контакт внутри диэлектрика ( этого не видно просто) 2) входное сопротивление, наоборот, надо поднять -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 6] Автор : plyrvt Дата : 19.05.2019 13:11 2) входное сопротивление, наоборот, надо поднять тогда оно ещё больше понизится если например Z=150 Ом проходит через L/4 отрезок с Zo=75 Ом, то на выходе получается 37.5 Ом Если увеличить Z из 150 до 200 Ом, то на выходе отрезка снизится с 37.5 до 28.1 Ом Если уменьшить Z из 150 до 112 Ом, то на выходе отрезка увеличится с 37.5 до 50.2 Ом Линия трансформирует тем сильнее чем больше перепад между источником и линией. Чем меньше надо трансформировать - тем трансформатор будет более широкополосный при прочих равных. Чтобы интуитивно понимать как влияет гомогенный отрезок линии на трансформацию (как реальной так и реактивной части) поиграйтесь с Excel калькулятором https://habr.com/ru/post/352852/ -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 7] Автор : UA4NE Дата : 19.05.2019 13:26 2) входное сопротивление, наоборот, надо поднять Не нужно ничего поднимать. Входное сопротивление должно быть более равномерным по частоте в пределах всего рабочего диапазона, тогда не будет горбов КСВ. Эта задача решается за счет увеличения площади или объема лучей антенны. Оптимальная форма лучей - треугольник или конус. Антенна ведь куда-то будет подключаться. Скорее всего - к какому-то интегральному трансиверу, который обычно 50-омный. Поэтому в антенне желательно сразу выходить на 50 ом, отпадет необходимость в широкополосной трансформации. Все длинные линии (кроме экспоненциальных или ступенчатых) - трансформаторы узкополосные. Если нужна широкополосность и стабильность характеристик в полосе - нет иного пути кроме увеличения габаритов в ширину или в объем. -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 8] Автор : Harley Дата : 19.05.2019 13:49 Сначала решается голая антенна у которой выходной порт сразу на выходе из антенны, без линий трансформации. скидываю вариант исходной антенны, правда порт дискретный... 313760313762 313763313764313765 Что касается вообще вашего проекта - огласите ТЗ. Какая нужна антенна - omni (с круговой ДН) или направленная? нужна направленная, это антенна будет использоваться как облучатель для офсета -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 9] Автор : plyrvt Дата : 19.05.2019 13:56 Если нужна широкополосность и стабильность характеристик в полосе - нет иного пути кроме увеличения габаритов в ширину или в объем. Путей два. Я описывал в соседней теме подходы. Можно идти по пути снижения Q (традиционный, который Вы описываете), можно идти по пути включения в схему из высокодобротных элементов разнообразных элементов с высоким Q но разной резонансной частотой и разным направлением кривой jX. Как кварцевый или акустический широкополосный фильтр. Для перекрытия 1700-2700 в основном используют второй вариант. По направленных антеннах, которые перекрывают 1700-2700 и дают более 12 dBi - почти все являются модификациями схемы "Петра" (защищена патентом РФ) https://ypylypenko.livejournal.com/68238.html https://ypylypenko.livejournal.com/51849.html Сами патчи высокодобротные, круглый или квадратный патч с трудом перекрывает даже один узкий диапазон типа WiFi-2440. Например в Ubiquity Nanostation даже для узкого диапазона WiFi-2440 применяется второй высокобротный элемент - паразитный вибратор (близко расположенный директор). В книге Гончаренко такой метод описан для диполя - система "активный + паразитный" диполь имеет 2 резонанса (кривая jX дважды пересекает ось Х) Но такая схема смогла перекрыть 1700-2700 по уровню КСВ50<1.5, за счет различных комбинаций высокодобротных элементов с противоположным ходом jX: * кривая jX собственно активного диска * при большой (нерекомендованной) высоте диска над рефлектором появляются дополнительные резонансы (но появляются и моды распространения высших порядков, поэтому по феншуй такие патчи делать нельзя по канонах патчестроения) * кривая jX паразитного диска и системы из 2 дисков * двухпроводная дифференциальная линия от активного диска до порта питания. На некоторой частоте длина этой линии L/4, на других частота не равна L/4 * вертикальные стойки фиксиорованной длины короткозамкнутые на конце (длина от 0.09L до 0.14L у них) * балун гуанеллы 1:1 из трансформатора на полосковых линиях. У него варьируется длина линии (когда трансформатор Гуанеллы 10 dBi -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 12] Автор : Harley Дата : 19.05.2019 16:56 какое ТЗ? я же говорю направленная антенна с хорошим согласованием в диапазоне, о котом говорилось выше, далее используем ее в качестве облучателя офсета для увеличения направленности, точнее, умеренно направленная, как вы выразились -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 13] Автор : plyrvt Дата : 19.05.2019 19:36 я же говорю направленная антенна тогда при чем тут S-диполь в свободном пространстве? далее используем ее в качестве облучателя тогда требования вообще другие. с этого надо начинать. для облучения оффсета с F/D=0.55...0.65 надо 6 требований: - один главный лепесток с 13-14 dBi - симметричность главного лепестка в E и H плоскостях - стабильность усиления (dBi = const), т.е. падение апертуры с ростом частоты - большое подавление задней полусферы - стабильность фазового центра (и само собой стабильность направления главного лепестка) Ни одному из 6 требований S-диполь не отвечает. Кроме того, разработка антенны без MIMO X-pol (в Hi-band) в 2019 году не имеет смысла. Коммерчески успешные облучатели 1700-2700 (Антэкс и Крокс) используют технологические вариации той схемы которую я выкладывал выше (https://ypylypenko.livejournal.com/48142.html) Для стабилизации положения ФЦА к диполю добавили 2 круглых директора. Такой директор также добавляет 1 дБ к направленности (8...10 dBi +1 dB = 9...11 dBi). Это конечно маловато, поэтому КИП будет в районе 45-55% (не фатально, а терпимо). В Кроксе для упрощения убрали борты, поэтому будет мощный задний лепесток (что снизит КИП на 5%). 313791 в варианте Крокса использован 2-сторонный печатный вариант диполя, размеры и свойства похожего вариант тут (http://www.lan23.ru/forum/showthread.php?t=12981) -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- [Сообщение 14] Автор : plyrvt Дата : 19.05.2019 21:27 ещё забыл 2 требования: - фазовый фронт волны должен быть сферический - поляризация во всей полосе частот должна быть линейная и одна и та же S-антенна не отвечает ни 6 предыдущим, ни этим 2 требованиям. Поляризация её излучения не линейная вблизи первого высокоомного резонанса (Rвх > 1000 Ом) поляризация излучения эллиптическая (близкая к круговой, немного вытянута вдоль оси того проводника который соединяется с портом питания). С ростом частоты очень резко растет ёмкостная реактивность (достигает -700 Ом) и эллипс сильнее вытягивается вдоль оси концевых проводников) В сотовой связи используется только линейная поляризация, поэтому на частоте основного резонанса пенальти из-за несовпадения поляризация будет около 3 дБ -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=- Downloaded from Форум CQHAM.RU (http://www.cqham.ru/forum) at 29.03.2024 01:09.