[jamba1919 0]

Добрый день

Немного игр с антенной для понятия базовых принципов

Есть несколько  вопросов по патч антенне с циркулярной поляризацией возбуждаемой из двух сторон (двумя портами) со сдвигом 90 гр

 

1.Расчеты скажем так не совсем хорошо совпадают с измерением. Для определения точного комплексного сопротивления в точке подключения микрополосковой линии к антенне  для последующего расмчета импеданса этой линии   я немного меняю длинну микрополосковой  линии 

имеющую длинну пол лямбда пока  в точке максимума активного импеданса реактивный не будет равен 0.  Т.е график комплексного сопротивления будет симетричным . В этом случае можно считать что длинна линии точно равна половине 

электрической лямба и точно передает комплексный импеданс антенны на порт не зависимо от волнового сопротивления линии . Можно ли считать данный метод рабочим?

 

2. Касательно возбуждения двух портов двумя сигналами сдвинутыми на 90 градусов

По методике выше я подобрал полуволновые отрезки и затем  меняя точку подключения  патче получил необходимое волновое сопротивление Z параметров  для каждого порта

Дальше вопрос . Когда я включил F параметры для случая двух работающих в паре портов  они мягко говоря были паршивые. Как я понимаю в случае F параметров это нормально так как они

учитываеют то что лезет например из порта 2 в порт 1 . Т.е в случае S11 мы видим отраженный сигнал а в случае F плюс к нему еще и то что пролезло в данный порт из соседнего порта?

Т.е в данном случае для расчета импеданса достаточно S11 по каждому порту (Z параметров) при нагруженном втором а F параметры будут использоваться в основном для расчета поля антенны итд?

Или как то по другому?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[Freesom 15]

3 hours ago, jamba1919 said:

Для определения точного комплексного сопротивления в точке подключения микрополосковой линии к антенне  для последующего расмчета импеданса этой линии   я немного меняю длинну микрополосковой  линии имеющую длинну пол лямбда пока  в точке максимума активного импеданса реактивный не будет равен 0.  Т.е график комплексного сопротивления будет симетричным . В этом случае можно считать что длинна линии точно равна половине электрической лямба и точно передает комплексный импеданс антенны на порт не зависимо от волнового сопротивления линии . Можно ли считать данный метод рабочим?

Референсную плоскость порта смещайте на границу патча или в точку врезки. Тогда можно говорить об импедансе в точке подключения линии к антенне.

 

3 hours ago, jamba1919 said:

Когда я включил F параметры для случая двух работающих в паре портов  они мягко говоря были паршивые. Как я понимаю в случае F параметров это нормально так как они

учитываеют то что лезет например из порта 2 в порт 1 . Т.е в случае S11 мы видим отраженный сигнал а в случае F плюс к нему еще и то что пролезло в данный порт из соседнего порта?

Способ запитки не самый лучший для развязки по двум поляризациям. Если запитывать не через врезку, а через металлизированные отверстия (пины), то вполне реализуется изоляция -25 дБ между поляризациями.

[yurik82 18]

Перед тем как переходить к фазовращению для получения CP, сначала добейтесь межпортовой развязки S(1,2) не хуже 20 дБ.

Не все дизайны патчей имеют такую развязку, особенно при типе запитки inset feed (по сути это то же что и probe fed только исполнения в одной плоскости).

При probe-fed/inset-fed приемлемая развязка получается только при некоторых неглубоких врезках. При врезке до предела (в точку нулевого импеданса) развязка ноль. На краю патча максимальная, на некоторй неглубокой врезке она уже будет хуже чем 20 дБ

 

  

6 часов назад, Freesom сказал:

я немного меняю длинну микрополосковой  линии имеющую длинну пол лямбда пока  в точке максимума активного импеданса реактивный не будет равен 0. можно считать что длинна линии точно равна половине электрической лямба

или что длина не равна лямбда/2, а имеет величину как раз необходимую для компенсации реактивности в точке подключения этой линии к антенне.

т.е. что это согласующий элемент а не чисто линия передачи

 

Что вообще должно получиться по плану?

Патч должен давать выход 100 Ом, и по 100 Ом линиях сходиться на Т-тройник в 50 Ом?

Или патч 50 Ом, линии на конце трансформировать в 100 и снова Т-тройник 50?

Или патч 50, линии 50, Т-тройник на 25 Ом и далее четвертьволновый транс поднимает назад на 50?

 

Поляризация нужна только одна, или планируется гибридный кольцевой мост и MIMO 2x2 RHCP+LHCP?

Изменено 19 мая, 2021 пользователем yurik82

[Hale 1]

Z11 не является сопротивлением в точке подключения (входным) для четырех и более полюсников. Только для однопортовых антенн нагруженных на высокий импеданс в аппроксимации бесконечного импеданса среды.
На самом деле Z11 является эквивалентным характеристическим импедансом четырехполюсника.

 

патч антенны с эллиптической(круговой) поляризацией обычно получают методом подсечек углов.
Вам необходима антенна с переключаемой/ обоими поляризациями сразу?

[jamba1919 0]

17 hours ago, Freesom said:

Референсную плоскость порта смещайте на границу патча или в точку врезки. Тогда можно говорить об импедансе в точке подключения линии к антенне.

 

Способ запитки не самый лучший для развязки по двум поляризациям. Если запитывать не через врезку, а через металлизированные отверстия (пины), то вполне реализуется изоляция -25 дБ между поляризациями.

Если сместить плоскость порта в средину патча, оставить например 1мм длинны полоски и на него повешать порт,  плоскость порта будет проходить через весь патч, это не критично?

Данный способ возбуждения используеться в виду технологичности материала. Есть полиэтилен 5.4мм покрытый алюминевой фольгой тощиной 0.3мм Алюминий фрезуем где надо и сверху потом закрываем тонким пластиком. Поэтому сложно делать пины

[jamba1919 0]

10 hours ago, yurik82 said:

Перед тем как переходить к фазовращению для получения CP, сначала добейтесь межпортовой развязки S(1,2) не хуже 20 дБ.

Не все дизайны патчей имеют такую развязку, особенно при типе запитки inset feed (по сути это то же что и probe fed только исполнения в одной плоскости).

При probe-fed/inset-fed приемлемая развязка получается только при некоторых неглубоких врезках. При врезке до предела (в точку нулевого импеданса) развязка ноль. На краю патча максимальная, на некоторй неглубокой врезке она уже будет хуже чем 20 дБ

 

  

или что длина не равна лямбда/2, а имеет величину как раз необходимую для компенсации реактивности в точке подключения этой линии к антенне.

т.е. что это согласующий элемент а не чисто линия передачи

 

Что вообще должно получиться по плану?

Патч должен давать выход 100 Ом, и по 100 Ом линиях сходиться на Т-тройник в 50 Ом?

Или патч 50 Ом, линии на конце трансформировать в 100 и снова Т-тройник 50?

Или патч 50, линии 50, Т-тройник на 25 Ом и далее четвертьволновый транс поднимает назад на 50?

 

Поляризация нужна только одна, или планируется гибридный кольцевой мост и MIMO 2x2 RHCP+LHCP?

 

Ок, спасибо.  Поиграюсь с развязкой. Сейчас играюсь с таким вариантом 

При возбуждении  с углов циркулярная поляризация (Axial Ratio) получаеться значительно лучше чем при возбуждении с боков. надо сравнить S12 для обоих вариантов.

Это сравнивал  при возбуждении двуми  портами со сдвигом фазы тот и тот варинат

Можете обьяснить в данном случае F и S параметры? Как я понимаю F11 это уже по сути тот же S11 но с учетом того что прошло с другого порта, т.е S12

Т.е мы получили отраженный сигнал S11, получили пролезший сигнал S12  , сложили вектора и получили F ?

Сейчас сделал такой патч физически из 4 элеменов в ряд . получилось 10 Dbi, SWR<1.3    в полосе 25 мгц,  Axial Ratio около 2 дб

Вобщем хотелось бы попробовать разные варианты подключения к патчу для получения круговой поляризации и поиграться с материалом именно без всяких  пинов . 

4 hours ago, Hale said:

Z11 не является сопротивлением в точке подключения (входным) для четырех и более полюсников. Только для однопортовых антенн нагруженных на высокий импеданс в аппроксимации бесконечного импеданса среды.
На самом деле Z11 является эквивалентным характеристическим импедансом четырехполюсника.

 

патч антенны с эллиптической(круговой) поляризацией обычно получают методом подсечек углов.
Вам необходима антенна с переключаемой/ обоими поляризациями сразу?

перключения не надо. просто круговая в любую сторону

У меня относительна полоса 3-5% . Усечение углов это как я понимаю по сути  метод фазового сдвига резонанса в двух плоскостях. При работе на одной частоте это нормально но при работе в более широкой полосе думаю это не совсем хорошо

оба резонанса немного смещены от максимума и качество поляризации сильно зависит от полосы . 

[Freesom 15]

1 hour ago, jamba1919 said:

Если сместить плоскость порта в средину патча, оставить например 1мм длинны полоски и на него повешать порт,  плоскость порта будет проходить через весь патч, это не критично?

Вы читаете невнимательно. Я говорю про положение референсной плоскости. Откройте свойства порта и поменяйте значение в поле reference plane. Положение порта менять не надо, а положение референсной плоскости переместить к границе патча, там где однородная линия заканчивается. Именно тогда значение импеданса будет посчитано в точке положения референсной плоскости, т.е. "в точке подключения микрополосковой линии к антенне". Можно сделать и дээмбеддинг куска мп-линии от порта до патча, результат будет тот же.

 

47 minutes ago, jamba1919 said:

Можете обьяснить в данном случае F и S параметры? Как я понимаю F11 это уже по сути тот же S11 но с учетом того что прошло с другого порта, т.е S12

Т.е мы получили отраженный сигнал S11, получили пролезший сигнал S12  , сложили вектора и получили F ?

Сам смысл S-параметров по определению пропадает при запитке более одного порта. Структура может быть и такой, что при одновременной запитке в какой-то порт придёт больше от соседей, чем в него отправлялось. F параметры учитывают также и амплитуды сигнала, отправленного в каждый порт. Поиграйтесь с одновременной запиткой и раздельной с комбинированием в постпроцессинге. Пока амплитуды на всех портах одинаковые, S и F будут совпадать, когда разные - F будет отражением, перенормированным к амплитуде падающей волны на данном порту.

[jamba1919 0]

On 5/20/2021 at 8:25 AM, Freesom said:

Вы читаете невнимательно. Я говорю про положение референсной плоскости. Откройте свойства порта и поменяйте значение в поле reference plane. Положение порта менять не надо, а положение референсной плоскости переместить к границе патча, там где однородная линия заканчивается. Именно тогда значение импеданса будет посчитано в точке положения референсной плоскости, т.е. "в точке подключения микрополосковой линии к антенне". Можно сделать и дээмбеддинг куска мп-линии от порта до патча, результат будет тот же.

 

Сам смысл S-параметров по определению пропадает при запитке более одного порта. Структура может быть и такой, что при одновременной запитке в какой-то порт придёт больше от соседей, чем в него отправлялось. F параметры учитывают также и амплитуды сигнала, отправленного в каждый порт. Поиграйтесь с одновременной запиткой и раздельной с комбинированием в постпроцессинге. Пока амплитуды на всех портах одинаковые, S и F будут совпадать, когда разные - F будет отражением, перенормированным к амплитуде падающей волны на данном порту.

Ок, спасибо!

Еще небольшой вопрос, 

если я подключаю в простейшем случае полосковую линию с портом на одной стороне и нагрузкой на другой то диаграмма смитта и Z параметры совпадают.  Если я включаю симуляцию с двумя портами на концах линии  то диаграмма смитта  по обеим конца(портам) по прежнему нормальная но Z  становиться с резонансами. Т.е похоже что второй порт пердает в момент измерения S11   или не пойму еще что в данном случае есть Z параметры??. Как мне  сделать что бы по прежнему видеть комлексное сопротивление каждого  порта на Z ? а не только на Смитте?

Sorce type-All Ports

Mode -All  стоит

 

[jamba1919 0]

Сравнение трех вариантов измерения.

Условия:

  Патч шириной  и длинной 95мм  с врезкой  в угол . Ширина антенны по земле 350 мм на начальном этапе / МПЛ линия питания  W=5мм(86.5 ом) до конца антенны

 Z = 42-113j     F= 900 Mhz    на конце МП в конце антенны

//------------------------------------V1--------------------------------------------------

Уменьшаю ширину антенны(подложки, не патча!) на 100мм(МПЛ уменьшается на 50мм)   Z=25+76j

Уменьшаю ширину антенны(подложки.не патча!) на 200мм(МПЛ уменьшается на 100мм)   Z=27-86j

 

//------------------------------------V2-------------------------------------------------------

Двигаю уже Reference Plane порта по МП

 -50 mm                                                                                                                        Z=30+86j

-100mm                                                                                                                        Z=20-50j

//----------------------------------------V3----------------------------------------------------------

В диаграмме Смитта выставляю начальную точку   Z = 42-113j (сопротивление конца МПЛ)    F= 900 Mhz   Z=86.5 ом

Двигаюсь по отрезку МПЛ  .  

ближайшее значение длинны отрезка 95град  (для 50мм удаления порта )= 25+70j     ///  ближайшее значение отрезка 101град  (для 50мм удаления Reference Plane )= 30+86j

ближайшее значение длинны  отрезка 191град  (для 100мм удаления порта) = 27-77j     ///  ближайшее значение отрезка 101град  (для 100мм удаления Reference Plane) = 20+51j

//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Расчетное значение для 50мм МПЛ  = 78град

Расчетное значение для 100мм МПЛ  = 156град

//---------------------------------выводы------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. При смещении по отрезку МПЛ портом и Reference Plane  сопротивление Z хотя и близко но все же достаточно отличается

2. При сравнении смещения по МПЛ   на диаграмме Смитта точки от Reference Plane точно попадают на линию МПЛ на дианрамме, точки от порта не совсем точно

Причина в том что возможно мы несколько укорачиваем всю конструкцию, что влияет на сам резонанс патча  а в случае с референсе  конструкция стабильна и мы двигаем только виртуальную плоскость измерения?

3. Главный вопрос. Например для  Reference Plane & Port  =Расчетное значение для 50мм МПЛ  = 78град

Однако точка на диаграмме Смитта для сопротивления полученного при измерении  Reference Plane = 50mm  (  Z=30+86j) = 101 грд  

та же картина для измерения портом  (смещение 50мм)   (Z=25+76j) = 95град

 

То есть точка -50mm в обоих случаях (101 и 95 град  ) достаточно далека от  расчетной для данной длинны МПЛ = 50мм , которая должна состалять 78 градусов

Что не так?

[Freesom 15]

21 hours ago, jamba1919 said:

-----выводы-----

 

Что не так?

В расчетах печатных антенн не имея опыта довольно много неопределенностей, которые могут заметно влиять на результат. Кидайте проект, посмотрим что там за чудеса и откуда у них ноги растут