Jump to content

    

Вопросы по CST

Recommended Posts

yurik82
1 час назад, Alex1603 сказал:

Запитывал напрямую.

Биквад это антенна с дифференциальным выходом на симметричную двухпроводную линию.

Коаксиальный кабель это трехпроводная линия передачи. Два внутренних провода можно не моделировать. А внешний провод добавляйте в модель и поймете почему 3-проводную линию нельзя соединять с 2-проводной

 

Припаять напрямую оплётку кабеля снижения (третий провод) к одной из половин симметричной антенны - это то же самое что взять в руки отвертку и коснуться одной из половин антенны. Естественно что резонансы сильно уплывут, а антенна будет светить не вперёд, а непредсказуемо. Вот так получится:

Скрытый текст

1213887_original.gif

 

Коаксиальные или полосковые линии подключаются к симметричным антеннам (все рамочные, дипольные, логопериодические) через балун - устройство симметризации.

Традиционно на низкие частоты (МВ и ДМВ) балун для биквадов в домашних условиях выполняют прокладкой кабеля вдоль одного из плеч и вывод через точку нулевого потенциала (через вершину)

Вот LTE-800 антенна, измеренный и смоделированный КСВ сошлись

730167_original.jpg

 

Кроме такого "дедовского" метода можно сделать красивый промышленный балун, например по схеме Рутрофф

 

Т.к. прокладывать толстые кабели вдоль острой рамки неудобно, лучше моделировать "гладкий" биквад

Для 800 МГц вполне подходит труба 40 мм вокруг которой гнуть "углы"

511103_original.png

Чертежи на 800 МГц тут

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

Alex1603

Yurik82. Спасибо за развернутый ответ. При моем тонком кабеле наверно проще сделать по старинке, вдоль рамки. 

Подскажите как промоделировать коаксиальный кабель? Просто нарисовать в 3Д с соответствующими материалами?

Кстати ячейки рефлектора 5мм, много меньше линны волны. Мне кажется не должны влиять.

Share this post


Link to post
Share on other sites

yurik82
1 час назад, Alex1603 сказал:

Подскажите как промоделировать коаксиальный кабель? Просто нарисовать в 3Д с соответствующими материалами?

Смотря какая цель вашего моделирования.

Чтобы убедиться что кабель снижения нельзя соединять с половиной диполя/рамки - достаточно нарисовать просто кусок проводника имитирующий внешнюю сторону оплётки (просто пруток нарисовать). И увидеть что все параметры уползли (и модальные и дальнего поля), потому что по этому прутку потекли токи соразмерные с токами собственно диполя/рамки.

 

Если же цель именно видеть влияние на согласование (S-параметры) какой-то конструкции в которой есть кабель, сделать тонкое согласование/подстройку - то и рисовать этот кабель

721515_original.png

 

Все нормальные антенны "промышленного калибра"  имеют антенное гнездо (приборный фланец), иногда просто пигтейл с гнездом типа "мама" на конце.  Вот вплоть до приборного фланца и надо рисовать, далее рисовать смысла нет.

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

Alex1603

Смоделировал с волноводом. 

coaxial.thumb.png.ab6d1011935c27e30852e5d02a5b8904.png

 

 

 

Значения изменились и появился второй резонанс на 930Мгц что уже ближе к тому что показывает прибор. Расчетный резонанс тоже есть, но сопротивление на нем 18 Ом.

Z_param.thumb.png.ea8ff9495da9c0ab2666dd55fe487826.png

 

 

 

 

"Неправильное" подключение практически не влияет на диаграмму направленности. Что связанно, скорее всего с тем, что проводник идет перпендикулярно излучению и его длинна меньше четверти волны и он уходит сразу за рефлектор.

Diagram.thumb.png.d917a85b954e48a5200c3415fdb4199c.png

 

 

 

Подключил кабель "Правильно" и снял параметры VNA. Резонанс не изменился, примерно 950Мгц

VSWR2.thumb.PNG.1160c04df4e752629027dc8097674f77.PNG

Edited by Alex1603

Share this post


Link to post
Share on other sites

yurik82
16.04.2022 в 14:22, Alex1603 сказал:

"Неправильное" подключение практически не влияет на диаграмму направленности. Что связанно, скорее всего с тем, что проводник идет перпендикулярно излучению и его длинна меньше четверти волны и он уходит сразу за рефлектор.

плюс сравнительно большая дырка вокруг кабеля, которой в реальном изделии скорее всего нет.

Если кабель соединен с рефлектором (как это в 99% схем в интернете, например пайка биквада на трубку припаянную к рефлектору), то даже без учета кабеля снижения ДН косит а по оплётке кабеля снижения текут соразмерные токи

Скрытый текст

 

208165_original.gif

208024_original.gif

208410_original.gif

 

 

Кроме того, на вашем скриншоте тонкие  и длинные проводники соединения кабеля и биквада. Они имеют ощутимое влияение, а в реальном изделии они скорее всего имеют мало общего с нарисованным. То что было на фото имеет мало сходства со скриншотом.

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

Andrey188

Здравствуйте. Вопрос не совсем по CST, но по Antenna Magus. Проектирую плоскую спиральную антенну. Непонятно, почему диаметр антенны получается таким большим (ближе к лямбде). Но по формуле для расчёта антенны её радиус должен быть связан с минимальной рабочей частотой выражением Rвнеш=c/(2pi*fнижн). То есть, например, для минимальной рабочей частоты 300 МГц получаем Rвнеш=159 мм или диаметр 318 мм. А Magus рассчитывает антенну диаметром 680-860 мм (предлагает такой диапазон внешнего диаметра). Почему так? Или моя формула для расчёта радиуса неверная? Но в литературе видел именно такую.

Edited by Andrey188

Share this post


Link to post
Share on other sites

yurik82

HFSS Antenna Toolkit для "Planar Archimedean Spiral" рисует внешний диаметр 0.32 lambda для Fmin при частотах по умолчанию (от 4 до 10 ГГц)

 

Но формула в этом калькуляторе странная. Если изменить частоты, то радикально меняется количество витков. По умолчанию 1.14 витка (от 4 до 10 ГГц)

Если взять от 2 до 5 ГГц то уже 2.28 витка

Если взять от 1 до 2.5 ГГц то уже 4.56 витка

Если взять от 0.1 до 0.25 ГГц то уже 45.6 витка

 

Размер естественно растет конскими темпами от наращивания количества витков спирали

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

yurik82
15 часов назад, Aner сказал:

Физика спиральных антенн с их хиральностью такова.

Модель из Magus  и "HFSS Antenna Toolkit" ссылается на книгу "Frequency independent antennas, in Antenna Engineering Handbook", 3rd edition, Johnson, R.C

https://drive.google.com/file/d/1cJaO-yZh2XJQeQ2UZkOLWGRD1eigM3G9/view?usp=sharing

страница 412 (Part 2 / 14. Frequency-Independent Antennas)

калькулятор по этому описанию сделал некто "Arien Sligar"

В книге написано что архимедова спираль является упрощенным частным случаем логарифмической спирали, и некоторая частото-независисимость наблюдается пока окружность менее лямбды (отсюда и 0.32 лямбды диаметр в калькуляторе).

Как именно Arien Sligar реализовал конструктор не совсем понятно, переменные используемые в книге он не светит.

При частотах по умолчанию 4-10 ГГц модель получается такая как рекомендуется в книге, диаметр 0.32 лямбды, периметр 1 лямбда.

Если просто увеличить все размеры в 10 раз получится антенна на 400-1000 МГц, тоже 0.32 лямбды

Но в калькуляторе так сделать невозможно, независимо от того какая выбрана верхняя частота, изменение нижней меняет пропорционально количество витков и радиус.

При переменных по умолчанию модель Arien Sligar имеет импеданс в районе 135 Ом и минимальный КСВ на нагрузку 135 Ом

Полоса по КСВ<1.5 около 5-15 ГГц, между 4 и 6 ГГц несмотря на заявленный диапазон - сильные перепады реактанса и импеданса

Скрытый текст

 

1231111_original.jpg

1231489_original.png

 

Такое впечатление что калькулятор-синтезатор решили сделать, но не осилили и выложили что-нибудь чтобы считалось.

 

Справа скриншот из книги на которую ссылается автор, слева "я художник я так вижу"

1232095_original.jpg

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

Andrey188

Задаю в Magus минимальную рабочую частоту 300 МГц. Диаметр антенны получается 716 мм (можно менять ползунком в диапазоне 680-859мм). То есть не 0.32 лямбда, а 0.716 лямбда. Почему так - непонятно. Неужели в Magus кривой калькулятор спиральной антенны. В это трудно поверить

Edited by Andrey188

Share this post


Link to post
Share on other sites

Alex1603
26.04.2022 в 22:49, yurik82 сказал:

плюс сравнительно большая дырка вокруг кабеля, которой в реальном изделии скорее всего нет.

Если кабель соединен с рефлектором (как это в 99% схем в интернете, например пайка биквада на трубку припаянную к рефлектору), то даже без учета кабеля снижения ДН косит а по оплётке кабеля снижения текут соразмерные токи

  Показать содержимое

 

208165_original.gif

208024_original.gif

208410_original.gif

 

 

Кроме того, на вашем скриншоте тонкие  и длинные проводники соединения кабеля и биквада. Они имеют ощутимое влияение, а в реальном изделии они скорее всего имеют мало общего с нарисованным. То что было на фото имеет мало сходства со скриншотом.

 

В модель закладывал те же диаметры провода 1.8мм и дырку в рефлекторе, что и в реальной антенне. 

Edited by Alex1603

Share this post


Link to post
Share on other sites

yurik82
14.05.2022 в 09:33, Alex1603 сказал:

В модель закладывал те же диаметры провода 1.8мм и дырку в рефлекторе, что и в реальной антенне. 

я все таки настаиваю что модель и изделие очень мало похожи.

когда к одной из половин диполя соединен проводник (оплётка), то его свойства (топология, размеры, материал, включая но не ограничиваясь кожухом диэлектрика) сильнейшим образом влияют на S-параметры изделия. Реалистично это не измерить штангелем и не перерисовать, и смысла в этом никакого нет. Даже если бы каким-то чудом удалось угадать - смысла в этом мало, до тех пор пока оплётка "горячая" - совпадение с измерениями носит чисто случайный характер и такие измерения неповторяемы.

 

Если не нравится балун прокладкой вдоль плеч, а хочется балун стоечного типа, то обе половинки диполя должны стоять на идентичных (симметричных) "холодных" стойках

Скрытый текст

1170613_original.png

Стойки могут быть их любого материала - хоть плоские, хоть из круглого провода

Скрытый текст

 

трехпроводный балун

1171763_original.gif

 

Этот  тип балуна схематически идентичен токовому балун Рутрофф 

1030043_original.png

Выполнить его можно из любой пары холодных стоек - хоть "сендвич", хоть коаксиальная трубка с прорезью

929067_original.png

Можно сделать и в ко-планарном исполнении

Скрытый текст

 

928967_original.png

911114_original.jpg

 

 

За счет разности хода ("противохода") кривых реактанса собственно биквада Харченко и балуна Рутрофф - можно существенно улучшить согласование в широкой полосе частот

Скрытый текст

 

1171195_original.png

1171359_original.png

 

 

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

kargurt

Добрый день!

Есть ли справочные материалы, литература, примеры по расчетам фильтров в CST. Интересует расчет "железных" фильтров на встречных стержнях, гребенчатый, на коаксиальных резонаторах и.т.п.  

Share this post


Link to post
Share on other sites

yurik82

Из старой литературы на тему фильтров:

https://drive.google.com/drive/folders/1lNvITPsGkxJjH56YsWwk2RXKKL7CMN9L?usp=sharing

 

Ещё есть такая простенькая программка "Nuhertz Filter Solutions 2015" (есть на рутрекере)

 

Там есть синтезатор схем многих типов фильтров, и решатель их S-параметров.

Lumped это будет принципиальная схема на сосредоточенных элементах (L/C), Distributed будет эквивалент этой же L/C схемы в каком-то топологическом исполнении (большой выбор)

Есть встречнополосковый (Interdigital) и встречностержневой (Combline) и близкий к ним шпилечный (hairpin)

Есть экспорт в CST, но как он работает я не проверял

1232232_original.png

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

dee2mon
15 hours ago, yurik82 said:

Nuhertz Filter Solutions

Она где-то с того времени было в составе CST в виде плагина 2D Filter Design. Прямая интеграция с CST и пр. Но, зараза, не входило в базовую поставку и версию для вузов, нужно было докупать отдельно.

В прошлом году вроде как это подразделение ушло(?) в ANSYS, и теперь они делают видюшки про Automatic Filter Design Software. Но в CST этот плагин до сих пор есть.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.