[Damyen 0]

Добрый день. Можете подсказать, правильно ли у меня создана сама модель коллинеарной антенны в HFSS ? Я имею ввиду создание портов и граничных условий. Модель коллинеарной антенны у меня в проекте "самодельная", где присутствует "скрутка" проводника для перехода между отрезками вибраторов. 

KOLLIN4_LOLO1.rar

[yurik82 18]

58 минут назад, Damyen сказал:

Я имею ввиду создание портов и граничных условий.

WavePort и ГУ Rad1 созданы правильно. К граничным условиям претензий нет, только небольшие замечания: 1) цилиндр Rad1 близковато подходит торцами к модели, чуть увеличить его высоту 2) Линию передачи внутри коаксиала рисовать не обязательно (если она имеет тот же импеданс на который будете ренормализировать порт), это только лишние расчеты. Порт возбуждения можно передвинуть вверх  и не моделировать внутренности этой трубки, т.к. участия в работе антенны они не принимают

Что же касается подобия нарисованной модели реальному изделию - есть большие сомнения что ваше реальное изделие собрано именно по такой схеме как  нарисовано в HFSS

Изменено 3 октября, 2023 пользователем yurik82

[Damyen 0]

Спасибо, а что значат цифры 180 ? Это сдвиг фазы на 180 градусов?

[yurik82 18]

40 минут назад, Damyen сказал:

Спасибо, а что значат цифры 180 ? Это сдвиг фазы на 180 градусов?

да, чтобы не писать лямбда/2 написал 180

реальная схема я подозреваю что больше похожа на эту

Изменено 3 октября, 2023 пользователем yurik82

[Damyen 0]

А можно ли вместо трех, расходящихся в разные стороны, проводников, четвертьволновой стакан использовать? 

[yurik82 18]

2 часа назад, Damyen сказал:

А можно ли вместо трех, расходящихся в разные стороны, проводников, четвертьволновой стакан использовать? 

можно, если он реально будет четвертьволновым (т.е. линия подачи питания будет приходить горизонтально сбоку и уходить вбок в дальнее поле антенны и лишь потом снижаться), а мачта крепления будет диэлектрическая (хотя бы лямбду)

в вашей модели он бесконечный (далее вниз идет бесконечный кабель снижения с мачтой), и в вашей модели пропущен собственно сам штырь (горячая половина первого диполя)

 

Для того чтобы штыревая антенна (неважно с коллинеарными дополнительными этажами или без таких) могла цепляться на верхушку мачты и на верхушку кабеля снижения - в точке питания нужен полный диполь (обе половинки) и плюс запорный стакан между этим диполем и мачтой.

Для того чтобы не прокладывать линию питания внутри диполя, популярна схема J-pole с питанием цельного диполя с торца четвертьволновым шунтом, между которым и мачтой далее ещё один четвертьволновый запорный стакан.

Диполь делают из 3-4 противовесов (схема Ground-plane) только ради того, что импеданс такого диполя можно подобрать сразу на 50 Ом, тогда как у симметричного диполя Герца он близок к 70 Ом). Если согласование будет выполнено каким-либо другим способом, то с противовесами лучше не заморачиваться

Изменено 4 октября, 2023 пользователем yurik82

[Damyen 0]

А можете пожалуйста посмотреть вот такую модель. Тоже коллинеарная антенна, только с другой "скруткой", и с 1/4 стаканом. У меня размеры такие-же, как на рисунке вверху, но КСВ почему-то между 6-7. Может ошибка в самой модели где-то?

000_KOLLIN6__stak_dvig.rar

[yurik82 18]

15 часов назад, Damyen сказал:

Может ошибка в самой модели где-то?

забыли добавить в схему антенны противовес диполя (зеленым выделил). Балун (запорный стакан) добавили, а ответную рабочую половину диполя забыли (та которую часто делают из 3-4 противовесов из-за конструктивного удобства)

[Damyen 0]

Кстати а 1/4 стакан "пустой стороной" вверх или вниз размещать? Или это не имеет разницы.

Изменено 5 октября, 2023 пользователем Damyen

[Damyen 0]

Кстати, я не понял, в вашем рисунке красным кружочком нарисован порт? Но у меня же порт расположен под стаканом.

[yurik82 18]

3 часа назад, Damyen сказал:

Но у меня же порт расположен под стаканом.

Cylinder9 это у вас центральня жила коаксиального кабеля. Кабель закрытого типа, его внутренности участия в работе антенны и излучении не принимают (поэтому я и писал что моделировать внутренности коаксиальных кабелей не обязательно, если у них импеданс тот же что и у порта, т.е. если кабель 50 Ом нагружен на порт 50 Ом то параметры антенны не зависят от того моделировать ли внутреннюю полость кабеля или сразу назначить порт там где кабель соединяется с антенной)

3 часа назад, Damyen сказал:

Кстати а 1/4 стакан "пустой стороной" вверх или вниз размещать? Или это не имеет разницы.

Имеет. 

Если пустой стороной вниз то это половинка диполя, а линия передачи проложена конструктивно внутри диполя.

Если пустой стороной вверх то это запорный стакан (шунт, stub, балун) который препятствует затеканию токов вниз по кабелю снижения (и мачте).

[Damyen 0]

А длины основных излучающих элементов обязательно половину длины волны делать? Или можно их сделать 0.75 длины волны, а длину переходной линии 0.25 лямбда.

[Damyen 0]

Сделал питание по J-схеме, КСВ получился, но почему диаграмма направленности неравномерная? Сверху круговая, а сбоку вот так. Как такое может быть, если антенна симметричная со всех сторон?

111_KOLLIN_3.2.1.rar

[yurik82 18]

52 минуты назад, Damyen сказал:

А длины основных излучающих элементов обязательно половину длины волны делать?

Изобретайте, экспериментируйте, двигайте науку вперед. Смотря какая у вас идея стоит за этим.

За применением классических полуволновых диполей стоит 2 идеи:

1) деление мощности в решетке

2) согласование

Для того чтобы любая фазированная решетка из нескольких антенн ожидаемо работала - мощность между элементами в составе решетки надо делить или поровну, или по какому-то закону который придумал и хочет доказать автор. Не случайным образом, а предсказуемым. Чаще всего поровну (из-за простоты реализации).

Деление мощности тут происходит простой стыковкой линий. При схождении 3 или более линий на Т-тройник - токи делятся по правилах Ома/Кирхгофа - пропорционально импедансам сходящихся в узел линий. При стыковке 2 линий в одну точку - энергия полностью протекает далее - если импедансы обоих участков равны. Или возникат отражение в точке где есть перепад импедансов (граница раздела сред распространения). Чтобы энергия от конца диполя протекала далее в следующий диполь, а не отражалась назад (и гуляла только по первому этажу) надо стараться чтобы импедансы соседних этажей были равны, а фазировочная линия не работала как трансформатор (не изменяла этот импеданс).

Линия передачи не изменяет импеданс - если её длина кратна лямбда/2. Это гарантиирует что соседние этажи всегда питают друг друга одинаковым импедансом.

Кроме того, у последнего верхнего этажа от торца происходит полное отражение, вся остаточная энергия которая не излучилась побежит назад вниз. В случае если длина диполей кратна лямбда/2, эта отбитая порция волны сложится конструктивно с новыми порциями волны. А если длина будет не кратна л/2, то останется некая нескомпенсированная разность которая побежит куда-то вверх или вниз от этой точки отражения. В теории цепей это же явление можно описать как реактивная нагрузка. Если у простых полуволновых диполей сопротивление чисто активное (реактанс нулевой), то с диполями другой длины вам надо как-то подружиться с реактивностями. 

Если сможете решить такую сложную задачу и добиться равного деления мощностей с реактивными нагрузками и с Л/4 трансформирующими вставками - вперёд.

 

[yurik82 18]

1 час назад, Damyen сказал:

Сверху круговая, а сбоку вот так

во-первых масштаб плохой, потому что график обычно рисуют в dBi (Directivity + dB), а не rETotal

вполне себе красивый графк как для J-pole антенн

Чтобы детальнее посмотреть на неравномерность по срезу XZ (красный) и YZ (синий) выведите 2-мерный график

 

перепад по азимуту в пределах 1 дБ (2.02 dBi в сторону выпучивания и 1.13 dBi в сторону где провал вполне приличный результат для J-pole

Выпучивание в ту сторону где смонтирован шунт возбуждения происходит из-за излучения шунта, из-за геометрической асимметрии и электрической асимметрии (одна половина симметричной линии гальванически соединена с диполем, другая ни с чем) токи в этой линии не полностью равны и не полностью противофазны (т.е. не выполняется условие отсутсвия излучений)

В том что геометрической и электрической симметрии нет - можно убедиться в анимации поля (упрощенная модель только J-pole без фазированной решетки)

Спойлер

 

 

 

Также можно констатировать что пока ваша схема коллинеарной решетки не работает от слова вообще. Если удалить из схемы все этажи и фазирующие линии - направленность (усиление) даже чуть улучшится до 2.0....2.5 dBi.

Второй и третий этаж не добавили ни капли, и даже пару десятых дБ украли.

Изменено 6 октября, 2023 пользователем yurik82