yurik82

ЛПДА на 200 Ом на частотах до 200 МГц были популярны много десятилетий назад. Для более высоких частот они неинтересны из-за балуна ШПТЛ 4:1 с большими потерями на ДМВ и выше

Они это не умеют. Ни 4NEC2 ни ММАНА этого не могут в принципе. в 4NEC2 можно задать виртуальную линию (в MMANA такого функционала нет), которой нет физически и которая не взаимодействует с моделью. Zo этой линий Вы сами вписываете вручную. По этой причине 4NEC2 можно считать логоантенну, но лишь при условии использования виртуальной линии. Автор же просил сугубо академическую задачу "а можно прикинуть собственные импедансы без влияния линии"(антенна такого типа без линий физически существовать все равно не может) При попытке перерисовать эту линию физическими проводами - получите абракадабру. И не только потому что двухпроводные линии не поддерживаются, а и потому что перпендикулярные стыки тоже не поддерживаются

Ещё раз прорекламирую такую старую богом забытую программку как 4NEC2 (среди русскоязычных её славу забрала себе похожая программа MMANA) Вот как просто в ней описать и посчитать базовую принципиальную схему ЛПДА (без пересчета в уже конкретную 3Д модель под конкретные материалы для производства). 7 пар элементов описываются всего 7 строками в табличке (всего 14 переменных - длины и позиции элементов) Собирательная линии (на модели фиолетовая твин-линия) состоит из 6 сегментов о описывается 6 строками в табличке В колонку Zo можно руками вписать любое желаемое значение. Расчет в широкой полосе частот выполняется МГНОВЕННО (менее секунды). Нажал кнопку и сразу готовы графики Так можно мгновенно прощупать принципиальную схему (какими будут графики ДН, Ку и КСВ при выбранных сигма/тау/N, как подогнать Zo линии. Весь код такой модели это маленький текстовый файлик на 20 строк 1000 байт, который можно править прямо в Блокноте Потом эту приницпиальную схему уже можно превратить в 3D модель под свои материалы, пересчитав какой должен быть зазор или шириниа полосковой собирательной линии, длины элементов для диполя с выбранными материалом и шириной вибраторов и т.д. Также в такой программе очень просто и быстро (тоже мгновенно) можно посчитать стек из 2 или более ЛПДА, просто продублировав всю модель на некотором расстоянии.

Нет. Если речь о диполе Герца, то входное сопротивление диполя Герца можно измерить нарисовав в HFSS как антенну только один этот диполь. В широкой полосе частот получим график входного импеданса Z = R +jX. Кривая jX будет подобна синусоиде и много раз пересекать значение 0 (первый резонанс и далее гармониковые резонансы). Кривая Re будет начинаться с 0 Ом, на первом резонансе (полуволновый резонанс) достигнет значения в районе 73.1 Ом (при бесконечно тонком материале проводника). Далее Re будет повышаться до нескольких сотен Ом (на четном резонансе одно-волнового диполя). Далее опять будет снижаться и на нечетном резонансе (полтора лямбды) снова будет в районе 73 Ом. Если изменить материал или форму элементов из которых изготовлен диполь (взять более толстый материал, вместо прямой трубки/прутка на конце устроить какие-либо расширения) то сместятся обе кривые - и jX и Re. Если за резонансную частоту такой антенны (полуволнового диполя Герца) считать точку в которой кривая jX пересекает 0, и опустить из этой точки вертикальную прямую на график Re, то на пересечении получим некоторое Rвх антенны на этой конкретной частоте (в широкой полосе частот оно циклически меняется от 0 до 500 Ом проходя все значения). Из-за того, что у диполя Герца выполненного из толстых прутков кривая jX сместилась, сместилась резонансная частота, и на этой резонансной частоте Rвх получилось меньше чем 73.1 Ом. Именно этот факт можно иногда и трактуют как "определяется отношением длины вибратора к его диаметру". Хотя если у диполя из сверхтонкого проводника (у которого на резонансной частоте 73.1 Ом входное) появится например какая-либо (умышленная или неумышленная) ёмкость в узле питания, то график jX уползет вниз (сосредоточенная ёмкость добавила отрицательного ёмкостного реактанса и сместила кривую jX вниз). Резонансная частота F изменилась. На этой новой резонансной частоте R уже какое-то другое. Ни длину ни диаметр вибратора не меняли, а R изменилось (хотя график R не менялся, мы только поменяли точку частоты F на которой смотрим Rвх) Если речь о многоэлементных антеннах (Яги, ЛПДА), то входной импеданс отдельного диполя Герца в составе многоэлементной антенны зависит не только и не столько от собственных свойств этого диполя (его длина и диаметр) как от взаимного положения и размеров других элементов. Например если взять простейший 3-элементный набор: - диполь Герца - паразитный директор (пара вибраторов суммарной длиной немного меньше пол лямбды) - паразитный рефлектор (пара вибраторов суммарной длиной немного длиннее пол лямбды) То приближене директора к диполю смещает кривую jX диполя немного вверх (смещает резонансную частоту вверх), а кривую Re тоже немного вверх (увеличивает импеданс диполя) Приближение же рефлектора напротив уменьшает импеданс (смещает кривую Re вниз). ЛПДА по большому счету это такой волновой канал, только все элементы ещё и активно питаемые. В одной научной работе по ЛПДА даже пытались вывести формулы, нарисовать матрицы связей S, Y через взаимные импедансы связи элементов в решетке https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1018363918305282 именно для всей ЛПДА антенны невозможно, т.к. точек питания много (каждая пара диполей запитывается) и все они запитываются через эту собирательную линию (и задержка фазы и трансформации импедансов зависят от длины и импеданса этой линии), то запитать всю структуру только сосредоточенными портами невозможно и не имеет смысла. Наиболее быстро (мгновенно) считать график КСВ именно у ЛПДА антенн можно в программе 4NEC2. Из всего семейства программа на движке NEC (MMANA, EzNEC, 4NEC2) именно в этой програме реализовали виртуальные линии передачи (TL card). Чтобы нарисовать ЛПДА на 10 пар элементов, в этой программе достаточно нарисовать: * 10 прямых отрезков * описать 1 линию и вписать в одно поле её Zo Расчет выполняется доли секунды. Вписав другое Zo можно мгновенно получить график КСВ во всей полосе частот. Физически собирательная линия в модели не присутствует, её длина и Zo используются солвером для автоматического пересчета распределения токов во всей структуре. Для описания геометрии ЛПДА и упрощения их расчетов авторами ЛПДА были придуманы такие геометрические показатели как сигма (отнситеьлный шаг) и тау (константа проекта по расходимости). Они определяют шаг и расходимость решетки (для заданной полосы частот в конечном итоге будет менятся количество пар элементов N чтобы заполнить всё решетку желаемыми сигма/тау). Для более "плотных" решеток (с бОльшим количеством пар элементов N на ту же длину L) собственные импедансы вибраторов ниже, и для получения того же результирующего Rвх собирательная линия надо чуть-более высокоомная, а из-за того что разность трансформируемого и конечного Z не такая большая - перепады Z меньше (а в конечном итоге красивый график КСВ что интересует заказчика). Для более "жидкой" решетки (для экономии числа элементов N) собственые импедансы взаимосвязи вибраторов выше (что например хорошо если надо получить антенну 200 Ом для балуна 4:1). Но если надо получить Rвх =50 то "жидкая" лого хуже, донижать вниз придется сильнее, а а чем больше трансформация тем сильнее перепады и больше скачет график КСВ Условный пример на примере четверть-волнового трансформатора. Дано: нагрузка 50 Ом, задача получить как можно более красивый график КСВ50 на этой нагрузке Вариант А: источник 150 Ом, трансформатор собирательная линия 86,6 Ом. на выходе 50 Ом. КСВ=1 на одной частоте, но на других частотах сильно возрастает Вариант Б: источник 50 Ом, трансформатор собирательная линия 50 Ом. на выходе 50 Ом. КСВ=1 на всех частотах (идеальный вариант) Вариант В: источник 100 Ом, трансформатор собирательная линия 70,7 Ом. на выходе 50 Ом. КСВ=1 на одной частоте, на других частотах растет но не так сильно как в Вариант А Для разных Сигма/Тау логопериодическая антенна буде вести себя как вариант А или как вариант В. Более "густая" лучше если надо получить прямой выход на 50 Ом, "жидкая" лучше для ШПТЛ 4:1

у LPDA двухпроводная симметричная линия работает как трансформатор импедансов и её собственный характеристический импеданс Zo существенно влияет на трансформацию и результирующий импеданс всей антенны. В расчетах это 2 проводная линия была нарисована с трубкой/цилиндром такого же диаметра как коаксиальный кабель?

т.е. отличия модели от изделия - вопиющие. но все таки лучше фото отключите кабель от антенны и останется КСВ=2 на 6 ГГц такое же будет если отключить кабель от антенны. Полноый обрыв кабеля или короткое замыкание - и получаем синусоиду

Покажите фото изделия. Возможно модель в HFSS и изделие имеют очень весомые различия? в настройках отчетов (Results) вкладка Families - там выбрать какие отчеты показывать а какие нет на 6 ГГц у этого кабеля погонное затухение 1 дБ на 1 метр. На 3 метрах это 3 дБ, даже полный обрыв или короткое замыкание (100% отражение, украли антенну) из-за теплового рассеяния не смогут раскачать КСВ>2 в таком кабеле

Не смущает Четыре параметра ТТХ направленных ответвителей Coupling = C = S13 = коэффициент связи Directivity = D = S34 = направленность Isolation = I = S14 Insertion Loss = L = S12 Порт №4 может быть реализован в виде нагрузочного резистора Zo=50 Ом, тогда параметры D и I будут относительно мощности рассеиваемой этим резистором

вставил одной картинкой

Пример. Системный импеданс Zo=50 Коэффициент связи S31 = с = -10 dB = 0.1 Zeven = 55.27 Ohm Zodd = 45.22 Ohm Коэффициент связи S31 = с = -20 dB = 0.01 Zeven = 50.50 Ohm Zodd = 49.50 Ohm Электрическая длина для f=400 MHz нужна 187.5 мм (около 12.5 см при скорости волны в твердой среде 2/3) Быструю грубую прикидку размеров линии для достижения импедансов Odd/Even для ко-планарной дифлинии можно сделать в онлайн калькуляторе https://www.eeweb.com/tools/edge-coupled-microstrip-impedance/ Размеры для отбора 10% мощности S31=-10 dB

Хотя бы о каком диапазоне речь? 500 кГц или 5000 МГц?

Вилкинсон отличается развязкой и наличием резистора. В расчете импедансов и полосы пропускания этот факт не принимает никакого участия. Многокаскадный Вилкинсон это многокаскадный Lambda/4 трансформатор из Zo на 2 x Zo (обычно с 50 на 100 Ом).

так у автора не 425, а только 25. при такой малой размерности не обязательно автор взял просто рандомную одинчную антенну из справчоника. не ФАР. рефлектор там мог быть совершенно случайны, в т.ч. даже Infinite Ground могли поставить в учебных целях. автор сам предположил что учебный пример патча имеет какое-либо отношение к ФАР и предположил что случайный размер земли в учебном примере как-либо связан с желанием автора создать ФАР

смотря какая детализация проекта надо. смотря какие условности можно допускать (можно ли делить на ячейки Master/Slave или надо рисовать одну геометрическую структуру с реальной топологией линий передач - например если ФАР сравнительно малой разрядности а рефлетор по периметру не такой же как у элементов в центре) Быстро посчитаю ДН по вопросу топикстартера на 2-ядерном Целерон с 2 Гб ОЗУ без деления на ячейки с одним цельным рефлектором и 25 патчами шаг решетки на одном общем граунде (рефлекторе) выбираете вы сами. в чужой одиночной автомномной антенне рефлектор может иметь произвольные размеры, это не значит что у вас шаг решетки в ФАР должен быть случайным

https://eng.libretexts.org/Bookshelves/Electrical_Engineering/Electronics/Microwave_and_RF_Design_III_-_Networks_(Steer)/07%3A_Chapter_7/7.4%3A_Stepped-Impedance_Transmission_Line_Transformer Вилкинсон это частный случай Lambda/4 трансформатора (Вилкинсон = пара трансформаторов, по одному в плечо) когда надо трансформировать из Z в 2*Z (из 50 в 100 Ом обычно)

Нет смысла дробить область пространства на множество замкнутых изолированных объемов. Используйте одно большое ГУ Исходя из того что 1 см на частоте 10 ГГц это 1/3 лямбды, а это больше чем минимальные 1/4 лямбды которые рекомендует AppNote в справке Ансис для антенн лучше увеличивать, 1/3 лямбда это достаточно для черновых быстрых расчетов. Для чистовых лучше Л/2 ФАР размерности 5х5=25 достаточно крупное изделие, посчитать его будет накладно. Чтобы многократно уменьшить вычислительную сложность модель можно радикально упростить: выбросить твердый дииэлектрик и пересчитать на воздушный выбросить согласующий трансформатор оставить только патч одну общую земляную подложку из 2-мерной плоскости PerfectE создать

диполь Герца 5 метров будет, и монтаж метров 50 по высоте от ближайших предметов

f = 27 MHz Antenna TX = RX = 2 dBi TX = -20 dBm (10 мкВт) RX Sensitivity = -113 dBm (0.5 мкВ) в открытом пространстве дальность связи 62.5 км На 10 микроВаттах с хорошим диполем Герца = дальность 62.5 км На 0.1 Ваттах (+20 dBm) 6250 км Если удастся создать антенны хотя бы с КПД=1% (потери по 20 дБ на двух концах, потеря 40 дБ) то дальность при 100 мВт всё ещё составит 62.5 км При КПД хотя бы 0.1% (потери по 30 дБ на двух концах, потеря 60 дБ) дальность все ещё составит 6.2 км На практике дальность будет ограничиваться только открытым прсотранством. Так как открытое пространство очень малое (до единиц километров) то это пространство с большим запасом перекроет даже 1 мВт мощности на 1% КПД антенны

торчала маленькая пендюринка, в ней была пружинка. примерно как выше была фотка ФМ устройства ноутбук не маленький, а если к нему подключены какие-либо кабели (в первую очередь блок питания) так и вообще беконечный размер основная сложность будет как уложить PIFA/Inverted-F зонд в ограничения по размеру монтажной площадки. Выполнить обычным печатным способом не получится, змейку такой длины из-за ограничения на толщину дорожек обычным печатным способом не выполнить.

и 27 МГц там поместится, у меня в ладонном размере были нормально работающие рации 27 МГц

автор говорит что для надежной связи надо 0.1 Ватта, а планируется поставить с 20-кратным запасом 2 Ваттный трансивер При таком гигантском запасе энергетики задача неизбежно будет решена и надежная связь будет. С учетом искажения ДН из-за ближней зоны, с учетом снижения и без того низкого КПД, с учетом непредсказуемой диаграммы направленности.

https://studylib.net/doc/8254501/distributed-ansys-guide

При 20-кратном запасе энергетики получится. КПД 5% реально достичь