[dac 0]

Суть вопроса - понадобилось несколько антенн настроить на 450МГц. Первую делаю по преданиям старых радистов - убираем первую секцию, от верхнего хлыста откусываем 40мм, потом по 5мм до нужного результата. Сходу на 50мм получаем ксв 1.1. Контролируем miniVNA и рацией с ксв метром SX400. Результаты совпадают. Радуемся, но тут возникают сомнения. Предания стары, а если звезды зажигаются  в антенне есть три секции, значит это неспроста, и не поимеем ли мы потом проблем с чувствительностью или диаграммой направленности. Поэтому берем вторую антенну и делаем по инструкции:

Результат мягко говоря разочаровывает - ксв около 3 и минимум выше частоте, но даже в минимуме на 455мгц ксв 2.7. Если оставлять только верхний кусок, пропустили нужную частоту, ушли где-то на 452, хотя резал оставляя запас, но тоже неплохо, на нужной частоте ксв  - 1.6, оставляем как резервный вариант.

Берем третью антенну, начинаем резать понемногу, -15мм сверху и с середины, и постепенно укорачиваем низ, потом еще по -5мм от верха и середины. Лучший результат - ксв 1.7 - 2 от экземпляра антенны и длины секций верх/середина +-10мм. Худший ксв 2.5-3 на трех антеннах, поэтому оставил короткие хлысты.

Теперь вопросы:

1. Что я получу сделав по первому варианту - только верхняя секция минус 50мм с ксв 1.1.

2. Есть ли правильная методика настройки/расчета таких антенн? Может сначала надо было откусывать от нижней секции, потом среднюю, потом верхнюю? Или как то еще?

 

[yurik82 23]

Это неправильная методика, потому что Вы настраиваете разные вещи. Убиваете ДН подгоняя КСВ под ненужное значение.

Вот на примере её родного брата - FA-23 на двойку, тоже 3 x 5/8 lambda.

Здесь анализ нескольких разных чертежей FA-23, чтобы выбрать из них наиболее подходящий под частоту заказчика 145.3 МГц

https://ypylypenko.livejournal.com/84220.html

 

Длина элементов (примерно 5/8 lambda они все) совместно с задержкой в сосредоточенной катушке (задержка зависит от соотношения индуктивности и ёмкости катушки) формируют 3-этажную фазированную решетку.

Длины элементов должны быть подобраны так, чтобы на существующую индуктивность на заданной частоте получался максимум ДН в горизонт (без up-tilt / down-tilt).

Входное сопротивление этой конструкции будет под 1000 Ом, а резонанс может быть близким к расчетной частоте, но может быть и немного в стороне.

Грубо говоря, надо согласовать Z=900 +j0 на Z=50 +j0

Для этого в антеннах Diamond используется "Согласующее устройство на LC" - последовательно конденсатор и параллельно - катушка.

Какое бы Z не получилось - подбирая конденсатор выводим jX на 0 (двигаем резонанс), а подбирая катушку (в небольших пределах - растягивая и сдвигая витки) подбираем Rвх на 50 Ом.

На 145 МГц изменение конденсатора на 0.2 пФ (при номинале около 5 пФ) смещает резонанс примерно на 0.6 МГц

Изменение индуктивности на 0.03 мкГн (при номинале 0.25 мкГн) изменяет R на 11 Ом.

Если при фиксированных произвольных L/C пытаться  согласовать на КСВ=1, то получим непредсказуемую ДН "натянув сову на глобус"

 

Подбирая длину, при желании можно и делать down/up-tilt, но обычно стараются максимум делать в горизонт

 

По этих рассчитанных чертежах антенна была изготовлена и настроена:

 

Как обрезать на разные частоты элементы чтобы получить ДН в горизонт - приводит в мануале производитель.

Если таких данных нет - только 3D-моделирование.

 

А какой бы там не получился входной импеданс - уже подгоняется на КСВ=1 по LC согласованию в месте порта питания

Изменено 4 октября, 2019 пользователем yurik82

[yurik82 23]

Вот если хотите в HFSS проект Diamond на 145 МГц

Diamond_F23_144.aedt

Он почти полностью на переменных, возможно немного в районе соединения катушек придется что-то подправить.

Можно очень быстро перерисовать на другой чертеж

Изменено 4 октября, 2019 пользователем yurik82

[Aleks07111971 0]

Добрый День Юрий, dac а то происходит при растягивания-сжатии катушек

[yurik82 23]

Выделяют два вида электрических Линий задержки:
* однородные
* цепочечные.

В качестве однородных ЛЗ используют линии передачи (полосковые, коаксиальные и др.), в которых задержка обусловлена конечным временем распространения ЭМ волны.

Цепочечная ЛЗ составлена из последовательно соединённых ячеек, состоящих из индуктивностей L и ёмкостей С и образующих ФНЧ.

 

Задержка в таких ЛЗ обусловлена развитием переходного процесса. Переходный процесс проявляется на выходе в виде сначала очень медленного (предвестник импульса), а затем быстрого (сам импульс) нарастания сигнала с задержкой относительно входного импульса на время t = n*sqrt(L*C)
где L, С - параметры ячеек, n - число ячеек.

Частотные характеристики цепочечной ЛЗ, согласованной на конце, т. е. нагруженной на волновое сопротивление sqrt(L/C) приближаются к характеристикам линии передачи лишь в пределах полосы частот deltaW = 1/sqrt(LC)

 

Если катушку сильно спрямлять и удлинять, то будет падать её как индуктивность так и ёмкость, и в конце концов она выродится в однородную линию задержки - прямую линию, у которой есть погонная ёмкость и индуктивность (связаны между собой в волновое сопротивление линии).

В антенне Diamond F-23 для формирования задержки используется 3D сосредоточенная катушка, которая обладает эквивалентной схемой замещения L/C (в первом приближении однозвенный набор Ls + Cp, хотя вообще это распределенная цепь из многих L/C)

Ёмкость этой катушки (обычно её называют паразитной нежелательной) влияет на задержку в равной степени с индуктивностью.

Эта паразитная ёмкость очень сильно зависит от мельчайших деталей изготовления катушки. Чуть не так раздвинул витки или оконцевал торцы - и уже ёмкость другая.

Индуктивность и ёмкость этих двух катушек как раз и влияет на правильную фазировку верхних этажей. Для того чтобы антенна светила ровно в горизонт - надо или тщательно подобрать каждую из двух фазировочных катушек, или подобрать длину 5/8 штырей если скорректировать катушку нельзя. По задумке производителя - антенна поставляется с фиксированным набором катушек, а подстройку ДН под нужную частоту пользователь выполняет подрезая штыри.

 

Кроме того, в основании антенны есть третья катушка - которая снижает Rвх антенны с 900 до 50 Ом. Подбирая эту катушку, по векторнику смотрят чтобы R получить 50 Ом.

 

Последовательно с центральной жилой коаксиала включен конденсатор. Подбирая его значение двигают кривую jX вверх/вниз, таким образом двигая резонанс на нужную частоту.

 

Получили допустим векторником что Z = 90 +j20 Ом

Значит что индуктивность надо уменьшить (чтобы 90 снизить до 50) и ёмкость тоже уменьшить (поднять резонансную частоту системы)

Изменено 4 октября, 2019 пользователем yurik82

[dac 0]

yurik82 - большое спасибо за подробное разъяснение, теперь становится понятнее. Завтра посмотрю, что там на входе, помню что там катушка в виде автотрансформатора, явных конденсаторов вроде не видно было. HFSS не поможет, от радио достаточно далек, базовое образование асутп, до сих пор хватало понимания работы четвертьволнового штыря, а со временем совсем сложно, чтобы сейчас глубоко копать.

2 hours ago, Aleks07111971 said:

Добрый День Юрий, dac а то происходит при растягивания-сжатии катушек

катушки не трогал, чтоб совсем все не поломать