[Shura_jj 0]

Добрый день!

 

Решил вот затронуть такую непростую проблему в антенной технике как борьба с антенным эффектом.

 

Хотелось бы проконсультироваться у специалистов по двухчастотной развязке с опорой.

Пытаюсь развязать линейную АР с металлической опорой на двух частотах, при f2/f1=17%, чтобы минимизировать искажение ДН.

Сначала пытался взять классический четвертьволновый стакан, настроив его на середину диапазона, но он сильнорезонансный, и на краях, там где надо, работает плохо. Стакан коаксиальный. Пытался уменьшить его Z0, сближая проводники - полоса расширяется. Но тогда быстро падает сам уровень развязки, то есть тоже плохо...

 

Решил взять два стакана, настроив каждый на свою частоту. Построил их по типу "один внутри другого", взял отношение радиусов внутр. и внешн. проводников каждого стакана как и в предыд. случае равным 2, т.е. Z0=~40 Ом или даже 1.5, это Z0=~20 Ом. Если раскрывы направлять согласно, стаканы сильно влияют друг на друга, разнесение тоже слабо помогло... Решил направить раскрывы встречно. Тогда взаимная развязка хорошая, но на раскрыв, ориентированный к антенне она оказывает также сильное влияние, сильно загрубляя добротность и искажая характеристику импеданса.

 

Если кто сталкивался, помогите советом, как обеспечить взаимную развязку стаканов, сохранив при этом развязку от антенны.

 

Может как-то делают иначе, не на стаканах?? Где-то видел коническую рупорную антенну, у нее по краю конуса внешнему идет "гофр". Насколько я понял этот "гофр" как раз из стаканов, с близкорасположенными резонансами, т.е. типо фильтра-пробки для отсечки теневых токов и минимизации боковых и задних лепестков. Но, с другой стороны, там, поскольку маленькое отношение радиусов, соответственно должно быть очень низкое волновое этих стаканов, что даст плохую развязку... Как же все это работает?...

 

С уважением,

Александр

Изменено 22 марта, 2013 пользователем Shura_jj

[felix2 0]

Добрый день!

 

Решил вот затронуть такую непростую проблему в антенной технике как борьба с антенным эффектом.

Только антенный эффект это другое, когда экран фидера излучает (принимает).

Двух стаканов может и мало будет. Размер антенны какой, диаметр опоры? Частоты какие?

[Shura_jj 0]

felix2

Двух стаканов может и мало будет

 

В диапазоне, может быть и мало... Хотя, смотря какой добротности их делать... Да и 17% это не так много... Если посоветуете как в диапазоне сделать - так это еще лучше :rolleyes: А вообще, хотябы на двух частотах, f1 отдельно и f2 отдельно...

 

О параметрах:

Частоты: f1=300МГц, f2=350МГц;

Антенна - коллинеарная на коаксиале, длина 2*lambdaсредн (1840 мм), диаметр по внешнему проводнику - 0.05*lambda (50 мм);

диаметр опоры - 40 мм, длина - 0.5*lambda (0.46 м, взял самый плохой случай).

 

Вот...

 

Только антенный эффект это другое, когда экран фидера излучает (принимает).

 

пусть будет так... хотя на мой взгляд - ну какая разница что излучает, оплетка, опора, или еще любая другая часть конструкции антенны, гед могут наводиться паразитные токи...но это мое сугубо мнение, имхо.

 

Кстати, я писал в первом посте, что видел где-то конический рупор со стаканами (вроде бы...), вот ссылка на нечто подобное, только здесь стаканы прямо в апертуре реализованы и включены последовательно... Если это не стаканы, то что???

 

С уважением,

Александр

[Aner 3]

... Если это не стаканы, то что???

Лень книжки читать по антеннам, рупорным антеннам, там всё есть и описано, ... хотябы 20-летней давности, или лень гуглить?

 

Антенный эффект это не только, когда экран фидера излучает/принимает. А еще когда в ближней зоне (при наличии объектов в этой зоне) происходит

наведение эл.м волны на объекты, различные резонансные проявления на объектах, также переизлучение и др. Есть ряд патентованных конструктивных решений антенн работающих на переизлучении, то есть там не борются как вы пишите - антенным эффектом а используют это свойство.

А чтобы не было вопросов по диаграмме и т.п., возмите освойте какую-либо программу моделирования например FEKO, HFSS, MWO, CST будет понятнее. Может тогда не будете употреблять такие понятия как - Стакан коаксиальный.

[Shura_jj 0]

Aner

Лень книжки читать по антеннам, рупорным антеннам, там всё есть и описано, ... хотябы 20-летней давности, или лень гуглить?

 

Ну так посоветуйте книжку "по рупорным антеннам" где написано про реализацию такой развязки описано! Я вот, например, смотрел в Джонсоне (Antenna handbook: theory application and design), в Айзенберге, Пистолькорсе, Маркове-Сазонове, Драбкине, Воскресенском, найти не смог!!

 

Итак, все точки над и. Я не прошу здесь решить мою задачу! Я прошу подсказать МЕТОД решения задачи, и/или посоветовать литературу, где этот метод нормально описан! И создал тему чтобы спросить совета у специалистов, кто сталкивался с этим сложным вопросом!

 

Aner

А чтобы не было вопросов по диаграмме и т.п., возмите освойте какую-либо программу моделирования например FEKO, HFSS, MWO, CST будет понятнее. Может тогда не будете употреблять такие понятия как - Стакан коаксиальный.

 

Замечательно. То есть вы предлагаете не разбираться в задаче, а загнать модель антенны в программу, авось что-нибудь наоптимизирует?

Это неправильно. Сначала нужно определиться с методом и его применимостью для задачи, может "прикинуть на калькуляторе" его чтоли... а уже потом делать моделирование в одном из пакетов. Ведь программа - тупая, ей пофигу что считать... Так можно и до бороды моделировать непонятно что. Важно правильно выбрать принцип! а в этом уже никакая программа не поможет.

С перечисленныи пакетами моделирования я хорошо знаком со всеми.

 

Aner

Я не понимаю, вам что жалко привести название книжки чтоли? Или название статьи, патента, или ссылки на описание метода или тех.решения?

Или как называется эта развязывающая структура? Для рупоров или вообще в антеннах? Или в двух словах описать метод.

 

Вообще не знаю как насчет полезных свойств антенного эффекта, наверное и правда используют. В конце концов рефлекторы и директоры антенны типа "волновой канал" и мн. мн. др., в каком-то смысле используют именно эффект наведения токов на пассивнях элементах в ближней зоне...

Только здесь я говорю о паразитных свойствах антенного эффекта, когда возбуждается опора и сильно искажает (в данном случае - поднимает) ДН. В описании темы написано "методы борьбы", что говорит о том, что рассматриваются именно паразитные свойства антенного эффекта.

 

Считаю последний ответ абсолютно не по существу.

[felix2 0]

Shura_jj

Из вашего первого поста не совсем ясно было, где находится опора. Я думал, что сбоку. Если это коллинеарка, то у вы действительно боретесь с антенным эффектом.

Из общих советов могу выделить следующее.

1. Для предотвращения затекания токов вниз по опоре необходимо установить не менее 2-х четвертьволновых стаканов последовательно один за другим "горлышком" вверх. Это если говорить об одной частоте. В диапазоне нужно посмотреть, чо получится. Если токи не отсекутся в достаточной степени, то можно попробовать увеличить число стаканов, настроенных на среднюю частоту. Правда, у вас опора короткая, всего полволны.

Соответственно, если вы делаете конструкцию "стакан в стакане" для двух частот, то таких конструкций должно быть две.

2. Возможно помогут противовесы в верхней части опоры. Но здесь уже нужно знать конкретную электрическую схему антенны.

3. Ну и конечно, это все считается в симуляторах.

[SmarTrunk 0]

Не все тут понял, но, если нужна антенна ненаправленная (или слабонаправленная), то хороши антенны на петлевых вибраторах (одно- двух- четырех-), т.к. имеют широкую полосу, и частоты 300...350 МГц (и более) переварят легко. Такие антенны, по своей конструкции, крепятся сбоку мачты или металлической трубы. Еще, если нужна развязка между двумя (и более) такими антеннами, например приемная-передающая или первый канал - второй канал, то, опять, такие антенны легко расположить одна под другой, с получением развязки более 30дБ (кажется, больше...).

[Shura_jj 0]

felix2

 

Из вашего первого поста не совсем ясно было, где находится опора. Я думал, что сбоку

Извиняюсь за кривое описание...

 

необходимо установить не менее 2-х четвертьволновых стаканов последовательно

 

Наверное сейчас я так и сделаю, изза отсутствия времени, тем более длина опоры позволяет... Но у меня получилась развязка одним стаканом порядка 19 дБ при волновом сопр. стакана Z0=40 Ом. В принципе этого достаточно...То есть возьму стакана 2 каскадно, но настрою первый (ближний к антенне) на fверх, а второй на fнижн. То есть отсеку сначала более высокочастотные токи, а затем более низкочастотные.

Насчет ориентации, кстати, вниз или вверх горлышком - не особо влияет. Я сделал вывод, что это изза того что четвертьволновый отрезок линии, в принципе, возбуждается плохо.

 

Возможно помогут противовесы

 

То есть симметрировать антенну? Тогда может тот же стакан, только горлышком вниз?? И длина будет другая.

 

Вообще, конечно на будущее хочется реализовать стакан в стакане... Но как добиться примерно одинаковых добротностей у обоих, не могу понять... Волновые одинаковые, а резонанс внешнего расплывается. Вот бы книжку где описана такая развязка посмотреть. Или про рупоры почитать, как минимизируются теневые токи.

 

felix2

SmarTrunk

Aner

 

Не могли бы Вы какую-нибудь полезную литературу порекомендовать? Или статьи, патенты, что-нибудь толковое про принципы развязки...

 

 

 

 

 

SmarTrunk

если нужна антенна ненаправленная (или слабонаправленная), то хороши антенны на петлевых вибраторах (одно- двух- четырех-), т.к. имеют широкую полосу

 

КНД нужен порядка 7dbi. Я делаю на основе синфазной решетки - коллинеарной антенны на коаксиале. Решение мне честно не очень нравится, но его уже не изменишь...(( В принципе на будущее - спасибо, буду держать в мыслях насчет петлевых!

 

развязки более 30дБ

 

ого, 30 дб как то многовато, хотя... а если на рамках, то будет аналогично?? я имею в виду, например, если рамка малая, то диаграмма по оси такие уровни и даст, отсюда и развязка... Мелькнула мысль получсить кнд за счет линейной решетки на рамках, как бы "надетых" на опору... но незнаю, будет ли работать... Буду проверять!

 

Уважаемые товарищи! Очень благодарен вам за отклики! Желаю всем нам побольше интересных проектов!

 

С уважением,

Александр

[uve 4]

В диапазоне, может быть и мало... Хотя, смотря какой добротности их делать... Да и 17% это не так много... Если посоветуете как в диапазоне сделать - так это еще лучше :rolleyes: А вообще, хотябы на двух частотах, f1 отдельно и f2 отдельно...

 

О параметрах:

Частоты: f1=300МГц, f2=350МГц;

Антенна - коллинеарная на коаксиале, длина 2*lambdaсредн (1840 мм), диаметр по внешнему проводнику - 0.05*lambda (50 мм);

диаметр опоры - 40 мм, длина - 0.5*lambda (0.46 м, взял самый плохой случай).

С уважением,

Александр

Не совсем понятно, что означает " длина опоры 0.46 м), ниже что, вакуум?

У вас четыре отрезка коаксиала по 460 мм с взаимно перекрёстным соединением центральной жилы и "оплётки", я правильно понял устройство антенны?

[Aner 3]

Да, просьба нарисовать и выложить что же все таки там у вас такое и не забыть про запитку, землю.

[SmarTrunk 0]

Я имел в виду такие антенны, по ссылке внизу. Есть на диапазон 300-360МГц. Еще их делает Радиал. Усиление свыше 12дБд у восьмивибраторной.

http://www.telewave.com/pricelist/antdipole1.html

[Aner 3]

Вопрос то к Shura_jj был адресован. С этими по ссылке и так все понятно.

[Shura_jj 0]

uve

Не совсем понятно, что означает " длина опоры 0.46 м), ниже что, вакуум?

 

Я задался некоторой длиной опоры для нахождения наведенных на ней токов. Ниже опоры земли нет, она действительно обрывается. Но такая модель, вроде бы достаточна для оценки развязки между антенной и опорой.. При этом в такой модели в опоре возникает стоячая волна тока с пучностью. Тогда развязку между антенной и опорой я нахожу как частное отношений амплитуды суммарного тока, наведенного в опоре (проинтегрированного по излучающей поверхности опоры) к длине опоры, и суммарного тока в антенне (проинтегрированного по излучающим поверхностям вибраторов) к ее геом. длине. По идее, для этого метода нет разницы какую длину будет иметь опора, полученные значения развязки будет одинаковым, имхо...

 

 

У вас четыре отрезка коаксиала по 460 мм с взаимно перекрёстным соединением центральной жилы и "оплётки", я правильно понял устройство антенны?

 

Да, все верно. Но только изза изменившихся требований пришлось от коллинеарки отказаться, поскольку нужен управляемый наклон ДН к земле , в диапазоне 3-15 град. А коллинеарная антенна априори с синфазной запиткой элементов... Найдя буржуйкую статью с конструкцией коллинеарки с наклоном, я попробовал сделать как у них, а именно нарушить синфазность питания элементов, немного укоротив их. Эти друзья заявляют наклон до 6 град, у меня получилось что-то похожее, после чего диаграмма развалилась. Плюс это еще больше сужает полосуи без того узкополосной антенны.

Поэтому было принято решение делать решетку с независимым возбуждением. Вот... И еще частоты теперь заданы другие: 140-160 МГц с тем же относительным перекрытием.

 

Вообще, косвенно оценить развязку, обеспечиваемую стаканами, не выводя при этом токи я попробовал, вычисляя мнимую часть сопротивления в плоскостях раскрыва стаканов. Здесь же можно, задавшись некоторым значением индуктивного импеданса, оценить и полосу, в которой стакан развязывает. Конечно на этом раскрыве висит параллельно еще сопротивление примыкающей антенны или опоры с другой стороны. Но если скажем стакан дает 1-10 килоом в раскрыве, то наверное этого в большинстве случаев будет достаточно.

 

Сейчас вопрос в том, почему в таком мет. изоляторе из двух встречно включенных стаканов, один (с меньшим волновым) имеет большую добротность и индуктивный импеданс, а второй (с большим (!) волновым) - очень плохой. И главный вопрос: как же их включить чтобы обеспечить двухчастотную развязку...

 

Выкладываю параметрические модели в формате stp решетки с независимым возбуждением и, коллинеарной (на всякий случай). Антенны пристегнуты к развязыващей структуре на взаимно-развязанных стаканах с одной стороны, а с другой стороны пристегнута опора.

 

Также выкладываю проекты в CST 2010. Локальные порты в раскрывах стаканов позволяют измерить импеданс, как собственный так и взаимный. Порты запитки вибраторов в проекте решетки с независимым возбуждением убрал, поскольку будет долго считать структуру как многополюсник, а диаграмма направленности антенны формируется нормально, и вопросов по ней у меня нет.

 

Возможно я что-то делаю неправильно...Возможно моя проблема решается гораздо проще чем то что я из нее раздул. А возможно и нет. Поэтому я и пишу сюда, на форум, и прошу пощи в данной проблеме...

 

SmarTrunk

 

Да, я посмотрел, у них интересные решения! И до гига перекрывают диапазон, я буду иметь в виду. Единственное, конечно это неравномерность по азимуту большевата. У нас вот задана плюс минус 1.2 дБ.. Но за ссылку премного благодарен!

 

С уважением,

Александр

_________________.zip

_______.zip

[felix2 0]

Поэтому было принято решение делать решетку с независимым возбуждением. Вот... И еще частоты теперь заданы другие: 140-160 МГц с тем же относительным перекрытием.

Если вы решили делать нормальную решетку, то в случае симметричных вибраторов с "автосимметрированием" вы спокойно можете забыть про свою проблему. В вашем случае опора с фидером будет работать как рефлектор.

Антенный эффект проявляется только в плохо отсимметрированных антеннах типа вашей коллинеарки.

[uve 4]

Я задался некоторой длиной опоры для нахождения наведенных на ней токов. Ниже опоры земли нет, она действительно обрывается. Но такая модель, вроде бы достаточна для оценки развязки между антенной и опорой.. При этом в такой модели в опоре возникает стоячая волна тока с пучностью. Тогда развязку между антенной и опорой я нахожу как частное отношений амплитуды суммарного тока, наведенного в опоре (проинтегрированного по излучающей поверхности опоры) к длине опоры, и суммарного тока в антенне (проинтегрированного по излучающим поверхностям вибраторов) к ее геом. длине. По идее, для этого метода нет разницы какую длину будет иметь опора, полученные значения развязки будет одинаковым, имхо...

 

Вообще, косвенно оценить развязку, обеспечиваемую стаканами, не выводя при этом токи я попробовал, вычисляя мнимую часть сопротивления в плоскостях раскрыва стаканов. Здесь же можно, задавшись некоторым значением индуктивного импеданса, оценить и полосу, в которой стакан развязывает. Конечно на этом раскрыве висит параллельно еще сопротивление примыкающей антенны или опоры с другой стороны. Но если скажем стакан дает 1-10 килоом в раскрыве, то наверное этого в большинстве случаев будет достаточно.

С уважением,

Александр

 

На мой взгляд, нельзя ограничивать опору полу волновым отрезком. Всё равно ниже будет кабель продолжаться. Я этой темой немного занимался. Сопротивление запорного стакана 1-10 кОм относится только к такому стакану в изолированном виде. Как только Вы устанавливаете его на мачту (или кабель) его резонанс сдвигается и сопротивление раскрыва падают до сотен Ом. Поэтому его нужно моделировать в ЭМСимуляторе с геометрией антенны. Кроме того нужно учесть что мачта (кабель) расположена параллельно вектору электрического поля такой антенны и имеет сильную ЭМСвязь с излучателем. В модели видно, что даже гальванический разрыв в мачте( кабеле) не препятствует появлению токов на них( ток уменьшается примерно на 15 дБ). Этого достаточно, чтобы влиять на форму ДН антенны.

 

А синфазная решётка из диполей всем хороша, но добиться требуемой неравномерности по азимуту, у Вас вряд ли получится.