yurik82

Конус(ы) бесконечной длины. Как романтично. Минимум до 10 лямбд там обычный циклический график R/jX "полуволновый диполь Герца - полноволновый диполь Герца". После длиный 1.25L диаграмма направлености медленно раздваивается и с 1.5L уже не пригодна ни для каких практических целей. Бесконечный проводник бесконечной массы ис ДН "игольчатый дикобраз" носит гордое название "биконическая антенна"

какая-то дичь а не формула. Вообще произвольная антенна это не диполь Герца. Вообще импеданс - комплексное число Z = R +jX. Если в формуле присутствует длина L, но ничего не упомянуто о длине волны или частоте, то значит эта формула утверждает что любой кусок провода (пара проводов) всегда имеет нулевую реактивность на всех частотах. Логопериодическая антенна это набор связанных диполей Герца, каждый из которых возбуждается с некоторой задержкой от общей линии передачи. формула Z=120 что-то там логарифм ln(a/b) визуально схожа на формулу характеристического импеданса двухпроводной линии передачи, явно ноги растут отсюда. О том, что у антенн импеданс равен "120 логарифмов чего-то" я уже слышу не впервые. Мне уже пересылали ответ одной из версий chatGPT, который тоже такое утверждал. Эта формула упрощенная инженерная формула. Полная неупрощенная формула звучит так: Z = acosh(gap/D)*eta/pi где gap зазор, D диаметр, eta импеданс вакуума, acosh - гиперболический арккосинус В некоторых пределах гиперболический арккосинус близок к натуральному логарифму. eta/pi примерно равны 120 Ом Импеданс диполя Герца (пара тонких проводов возбуждаемая в центре) имеет пилообразный график реальной и реактивной составляящих. Когда длина кратна половине длины волны - наступают резонансы (реактивность равна 0). На первом и нечетных резонансах входное сопротивление низкое. На первом резонансе когда длина антенны равна половине длины волны - её называют полуволновым диполем Герца, его сопротивление равно Логопериодическая антенна представляет собой набор большого количества таких диполей Герца, каждый из которых возбуждается с некоторой задержкой фазы (которую формирует двухпроводная линия передачи). Импеданс каждого из этих диполей будет зависеть и от его размеров, и от задеркжи фазы, и от того как удалены и чем возбуждены соседние диполи. При большом желании, чисто из академического интереса - можно в HFSS нарисовать отдельно все эти N диполей, возбудить каждый из них отдельно N портами Excitation и вручную выставить задержку фазы и амплитуду возбуждения. И таким образом измерить Z отдельно взятого порта. В широкой полосе частот придется все проделать вручную, т.к. на другой частоте уже будет другая задержка фаз, которую вручную можно вписати в свойства порта Excitation. Чтобы потом привести эти N измеренных импедансов к одному импедансу входного зажима - можно нарисовать в любом схематике (Circuit Designer) последовательно включенные такие отрезки собирателной линии Zo и N нагрузок с измеренным Zn. Задача ручная и весьма трудоёмкая. Кроме того что надо высчитать вручную фазы на каждой частоте, ещё надо высчитать амплитуду (сколько отбор мощности будет каждым диполем от общей линии), что очень нетривиальная задача. Очень сильно упростить эту задачу до тривиальной умеет программа 4NEC2. Эта программа на движке NEC2 имеет специфическую функцию (которой больше нигде нет) - возможность рисовать линии передачи схематиком (не физические). Можно нарисовать N диполей, соединить их N виртуальными линиями (схематик) и вручную вписать Zo этих линий. Программа сама посчитает распределение фаз и токов в такой линии и сама возбудит все диполи. В 1 клик можно получить график входного Zвх в широкой полосе частот для целой антенны. Сам расчет длится доли секунды.

Чем тоньше линии или чем сильнее они удалены - тем импеданс ВЫШЕ. Чем шире/толще линии или чем ближе они между собой - тем импеданс НИЖЕ. Наоборот. Увеличивать плотность (наращивать количество), тем самым снижая их собственный взаимный импеданс. Фундаментально от природы широкополосные антенны (ЛПДА это частный случай таких антенн) тяготеют к импедансу равному половине импеданса вакуума, т.е. гипотетическая идеальная всеполосная ЛПДА будет иметь входное сопротивление 188.4 Ом. Поскольку такое сопротивление ближе к 200 Ом, то исторически ЛПДА использовали с трансформаторами 4:1. Для того чтобы сразу получить прямой выход 50 Ом (что противоречит природе широкополосных антенн) надо снижать как характеристический импеданс собиратальной линии так и собственный взаимный импеданс диполей. Если импеданс диполей не снижать, то подобрав нужный характеристический Zo мы сможем её заставить работать как трансформатор импедансов и добиться КСВ=1 на любой отдельно взятой частоте. Сразу во всей полосе мы не получим красивый график КСВ потому что такая линия будет по разному трансформировать на разных частотах. Чем сильнее перепад трансформируем - тем более зубатый график КСВ получим в широкой полосе. Например 188.4 -> 106.4 = 50 и 116 -> 80 = 50. Во втором случае неравномерность влияния 80 Омного трансформатора будет меньше чем 106.4 Омного. Но чтобы вместо 188 на входе было 116 надо нарастить количество элементов и посадить их более плотно. Исторически, все книги и калькуляторы уделяли внимание другому показателю - максимизация съема направленности (Кус) с единицы длины или количества элементов. На графики КСВ авторам их методик всегда было наплевать.

Нет, не входное сопротиавление. Входное сопротивление это "Z Parameter" или "Terminal Z Parameter" или "Active Z Parameter" "Port Zo" это характеристический импеданс торца фигуры на которую назначен порт. Если 2-мерный срез на который назначен порт вытянуть в линию передачи, то характеристический импеданс такой линии передачи составит 47.4 Ом. у вас скорее всего это назначено на торец коаксиальной линии, т.е. форма и размеры вашей коаксиальной линии имеют 47.4 Ом у китайцев это сделать сложно, т.к. даже более тонкий RG-316 слишком толстый для 3+ ГГц (в том исполнении как делают китайцы)

"Параметр" это что? Результат (Results) или какая-то настройка условий? какое материальное исполнение? двусторонний ламинат под прокладку кабеля с одной стороны? из-за того что кабель тонкий (чтобы спрятаться за дорожкой) и длинный (чтобы сделать крупную антенну на низкие ДМВ частоты) там ощутимые потери. Например у китайской HTOOL из алиэкспресс (краской на антенне заявлено 400...12 000 МГц с направленным излучением и 100...12 000 МГц для "детектора ближнего поля) 40 см кабеля RG-316 имеют даташитное затухание 0.9 дБ на 6 ГГц и измеренное 1.15 дБ

Одинаковые среды - если одинаковый не только волновой импеданс но и режим распространения (мода волны) The mode of electromagnetic systems describes the field pattern of the propagating waves. Если взять два волновода на разную моду и подобрать равный импеданс (один из них возможно придется для этого заполнить каким-то диэлектриком с eps>1) то отражение на стыке все равно будет. Для таких случаев разработаны модовые конверторы (waveguide mode converter) в широком смысле слова, антенна является тоже конвертором мод распространения (а заодно и трансформатором импедансов, т.к. антенны редко питают линией 376.73 Ом) Конверторы мод чаще всего на практике делают с промежуточной ТЕМ модой (например коаксиальная линия), а с коаксиальной на любую другую умеют делать. Плюс саму коаксиальную можно легко делать конусом чтобы стыковать разную геометрию поддерживая постоянным импеданс коаксиального участка. Но в общем случае конверторы без промежуточной ТЕМ стадии тоже могут существовать, просто не такие гибкие и удобные В оптике и механике моды тоже есть, и конверторы есть и отражение на стыке разных мод тоже.

даже механические/акустические колебания - стоит мешать. очень педагогически полезно под академическими расчетами надо понимать всяческие упрощения и приемы созданные в 1930-70-ые годы для того чтобы хотя бы что-то считать пока появится возможность считать непосредственно уравнения Максвелла через FEM? Физик погрузил мяч в стакан с водой и измерил объём вытесненной жидкости. Математик измерил диаметр мяча и рассчитал тройной интеграл. Инженер достал из стола свою «Таблицу объёмов красных резиновых мячей» и нашёл нужное значение.

это только пояснение природы явления, не для инженерных расчетов. а то у топикстартера концептуальные ошибки, типа "если бы сопротивление было чисто активным, то от антенны ничего не отражалось бы" природа отражений любых видов волн - различие сред распространения.

выше была илюстрация на примере оптики (просветлаюящее покрытие). Оранжевое - нежелательные отражения. Зеленым я обвел область где встретились в противофазе две волны одинаковой амплитуды. Противофазная встреча равноценна короткому замыканию. Условная черная линия - это стенка с коротким замыканием от которой происходит полное отражение по направлению зеленой стрелки. 2.94 + 2.94% оранжевой энергии вливаются в мейнстрим красный поток сделав "сальто через голову". На этом рисунке из оптики присутствует ещё угол падения, поэтому углы оранжевой и красной линии идут в разные направления пространства. в линии передачи ТЕМ типа модель немного проще, нет углов падения как в оптике, но общий смысл тот же Механическая линия передачи (на пружинных маятниках) из лекции AT&T Lab наиболее близкий аналог электрческой ТЕМ линии.

компенсация (конструктивная и деструктивная интерференции) они lossless. Фотоны не анигилируют с образованием позитрона. Меняется направление волны (вектор Пойнтинга). Две обратные порции волны в противофазе равноценны короткому замыканию. От коротого замыкания происходит отражение. Слева линия 100 Ом, потом вставка 70.7 Ом, справа линия 50 Ом. При возбуждение непрерывними колебаниями КСВ=1 Из линии 50 в линию 100 пускаем одиночный импульс. 2.94% на первом стыке отражается и уходит откуда пришло. За ним следуюют ещё маленькие порции повторных отражений от второго стыка

первая строка- цитата из Вики (статья Отражение / физика) Вторая и третья - мои. Для примера возьмем линию 50 Ом, трансформатор из 50 на 100 Ом из четвертьволновой линии sqrt(50*100)=70.7 Ом Если на стык 50-70.7 придет первый импульс то он отразится точно так же как при КСВ=1.414. 2.94% энергии пойдет назад в среду из которой пришел (в линию 50 Ом) Прошедшая далее часть энергии достигнет стыка 70.7-100 Ом и опять часть отразится так же как при КСВ=1.414 (2.94% от оставшихся 97.06%) Если импульс был одиночный на этом всё и закончится. К источнику вернутся сначала 2.94% посылки потом затухающими остатки второго отражения. Если импульс не одиночный, то в установившемся непрерывном режиме гармонических колебаний 2.94% пришедшие со второго отражения уже начнут препятствовать новым порциям отражения на стыке 50-70.7 Ом потому что противофаза. Отражения в исходную среду 50 Ом не будет вовсе, а все 100% энергии уйдут в 100 Ом нагрузку. Из-за этого четвертьволновые трансформаторые не рекомендуется применять в быстродействующих, широкополосных, испульсных схемах, а применять экспоненциальный трансформатор, который работает не только с установившимися гармоническими колебаниями, а и с импульсами или с быстроменяющимися непререрывными колебаниями Здесь профессор из AT&T Lab на механических трансформаторах объясняет что недостаток L/4 трансформатора — невозможность работы с одиночными или короткими импульсами. Для этого нужен плавный экспоненциальный трансформатор. меха

Отражение — физический процесс взаимодействия волн или частиц, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, , в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл. Линия передачи частный случай среды. На границе двух сред с разными свойствами, т.е. двух линий с разным импедансом происходит отражение - часть волнового фронта возвращается в среду из которой он пришел. Для того чтобы уменьшить отражения - применяют трансформаторы импедансов. В оптике их называют "просветлящие напыления", в СВЧ - четвертьволновые отрезки несогласованных линий с промежуточным импедансом. Отдельные порции (импульсы) будут отражаться даже от четвертьволновых трансформирующих вставок. Т.к. изменения сред есть целых два - то и отражения тоже 2 (в начала L/4 транса и в конце). Если на такую систему с 2 отражениями подать непререывные колебания, то второй и последующие циклы будут складываться в противофазе и препятствовать обратной волне (отражению) и все 100% энергии пройдут во вторую неоднородность. Поэтому в акустике и электрике мы называем это согласующим трансформаторм, а в оптике - просветляющим напылением. Если подобрать промежуточный импеданс таким образом чтобы количество энергии отраженное от первого и второго стыков было равным (а отражение тем сильнее - чем больше разность импедансов двух сред) то они полностью вычтут друг друга в противофазе и обратной волны (отражения) не будет. в исходной линии стоячих волн не будет, КСВ=1

квадрат разницы активного сопротивления и квадрат реактивности имеют равнозначный вклад в величину отражения Г

- вход как и 20 лет назад ферритовый, с потерями до 1.5 дБ на верхних частотах. Но бывают и исключения. - КСВ как и раньше достигает и превышает 6, как и фактор шума под шестерку децибел из-за плохого согласования - из-за сильно неравномерной АЧХ один производитель делает сразу большое семейство с разынми АЧХ, чтобы в конкретном регионе проживания можно было подобрать более удачный экземпляр под местную сетку частот - из-за лавионобразного роста строительства новых базовых станций сотовой связи, в т.ч на частота 800-900 МГц (Band 8, Band 20) вблизи мирно живущих и ничего не подозревающих SWA внезапно появляются мощнейшие источники помех в полосе пропускания, которые перегружают или сам SWA или тюнеры после него (на западе для этого продаются режекторные фильтры анти-LTE-Band 20) - появились новые механические исполнения, с экраном и с F-коннектором вместо отвёртки

у вас коаксиальная линия нарисована не как цилиндр/круг, а как многогранник (Polyhedron) с числом граней N=24 Соответственно выделить в 1 клик периметр такого "круга" нельзя - есть 24 гранник. Можно 24 раза кликнуть на эти хорды (удерживая Ctrl) и потом Assign Terminal. Но на будущее - рисуйте коаксиальные линии не как полигедроны, а как производные фигуры Circle (цилиндр или Polyline с крос-секцией типа Circle). У фигуры Circle всегда можно задать разбиенеи на любое количество хорд (те же самые 24), но зато выделять сможете в 1 клик

в обычном HFSS есть два типа решения - Modal и Terminal. В HFSS-IE только Terminal. В типе Terminal должно быть явно задано 2 (или более) грани к которым касается порт и которым будет приложена заданная разница потенциалов (по умолчанию 1 Вольт) В типе решения Modal терминалов не было, и в торец порта "вдувалась" мощность (по умолчанию 1 Ватт), а моделировщик сам решал как эта волна будет протекать по такой линии передачи. Для коаксиального порта типа Terminal можно выделить какую-либо "грань" круга (периметр круга) и назначить его терминалом.

граничное условие Radiation добавить нельзя даже если хочется

из портов только Lumped, граничные условия не нужны. Метод моментов слагает поля на бесконечной сфере и не просчитывает поля внутри модели - только токи на проводниках.

черновой расчет, свипировать размеры - будет накладно. а когда уже модель готова - финальный расчет можно сделать потратив больше CPU/RAM

не менее 1/4 лямбды со всех сторон. Для повышенной точности (медленный финальный расчет) 1/2 лямбды

у вайфая чувствительность не -113

Вот еще антенна аналогичного предназначения 4HAWKS Raptor Inspire pro, в копилку для ознакомления 4HAWKS Raptor Phantom 4 PRO ALIENTECH DUO II G А так китайцы часто запитывают диполь Герца в составе печатных Уда-Яги

По ссылке не патчи, а фазированная решетка из петлевых диполей Пистолькорса. Реплика антенны Maple Leaf. Направленность 21 dBi, с учетом тепловых потерь где-то 20 dBi получится в лабораторном измерении. В некоторых рабочих частях этой антенны твердый диэлектрик в значительной мере заменене на воздух, поэтому улучшается тепловой КПД и снижается чувствительность к допускам и разбросу эпсилон твердого ламината. Зазор между диполями и рефлектором в значительной мере воздушный. Поэтому импеданс собственно дипольной рамки не очень чувствительный к разбросу изготовления. А вот линии питания выполнены двухпроводными симметричными, с полным заполнением зазора твердым диэлектриком. Незначительные колебания ширины дорожки и неопределенность толщины ламината и его эпсилон будут существенно влиять на характеристический импеданс Zo этих двухпроводных линий, а в конечном итоге на КСВ. До тех пор пока вся антенна однородна (все элементы "съехали" одинаково, полная зеркальная симметрия по всех элементах) направленность измениться не может. Геометрическая зеркальная симметрия при топологии "звезда" дает гарантию что мощность всегда поделится поровну, а фаза будет синфазной. Поэтому получить направленность меньше 21 dBi никак не получится. Съедет только график КСВ. Можно заложить в производство этап подстройки: - заложить какую-либо монтажную ёмкость в узле питания (чтобы опустить или поднять график jX если он съехал) - заложить возможность изменить Re за счет увеличения или уменьшения сечения какой-либо дорожки (например пары отходящей от узла питания) Если производить надо десятки-сотни и больше - придется присутствовать на производстве и оперативно вносить коррективы добиваясь требуемого графка КСВ в этой партии сразу без подстроек. Если это для себя надо заказать из-за океана производство 5...20 плат то проще будет вручную подстроить.

а сколько получили тепловой КПД в этом диапазоне и на каком ламинате?

у классической ЛПДА одинаковая скорость волны: в пространстве между диполями в двухпроводной собирающей линии Вот анимация воздушной антенны В твердотельной антенне из двустороннего ламината - скорость в собирающей линии почти в 2 раза медленнее чем скорость между рядами диполей Герца, поэтому фазово-амплитудное распределение совершенно другое