Просмотр полной версии : Антенна Харченко
Может ли зигзаг Харченко принимать в широком диапазоне частот примерно от 800 до 2700 МГц, при этом с допустимым КСВ во всем диапазоне?
300-омный с шунтами (https://ypylypenko.livejourn al.com/27307.html) имеет диапазон почти октаву, т.е. может 800-1600 или 1400-2700.
Но это 300 Ом. При 200 Ом будет меньше, при 150 Ом ещё меньше и т.д. При выходе на 50 Ом с трудом перекрывает +-40 МГц на 800-ке
Усиление при этом не превышает 8.5-9 dBi. Любые попытки применить более сложный рефлектор для увеличения направленности - резко уменьшают полосу пропускания
Может ли зигзаг Харченко принимать в широком диапазоне частот примерно от 800 до 2700 МГц, при этом с допустимым КСВ во всем диапазоне?
Принимать сможет, но передавать не сможет.
Может ли
Нет,
это частотно-зависимая антенна (хотя и с очень хорошим перекрытием Fmax/Fmin =2...2,5-так у автора с.79), структура такая, с резонансом, при ухищрениях для расширения полосы резкая потеря усиления, расползание ДН и рост КБВ.
Источник: К.Харченко "УКВ Антенны" М. Издательство ДОСААФ 1969г. от стр.77 и далее..
СШ структуры хорошо изложены:
Сверхширокополосные антенны / Пер. с англ. под ред. Л.С. Бененсона. М.: Мир, 1964.416 с.
Рамсей В. Частотно независимые антенны. М.: Мир, 1964. 176 с.
ну и в др. источниках.
Что-то принимать будет, конечно и гвоздик, вопрос ДН, усиления в полосе и согласования КБВ в полосе.
Синтезировать антенну Харченко для таких больших перекрытий ИМХО не имеет смысла.
В итоге всё "выродится " в объёмную лого-спираль, одиночную или как облучатель зеркала, нечто подобное.
"Всё украдено до нас" :smile:
Harley,
Может ли зигзаг Харченко принимать в широком диапазоне частот
Насколько широком "диапазоне частот"? Какой именно "зигзаг Харченко" Вы имеете ввиду ( у него много "зигзагов")?
Сплошное перекрытие 790-2700 МГц не надо, надо 790-960 + 1710-2680 МГц
Одной антенной (одним излучателем) перекрыть такое можно только логопёром (или другие виды всечастотных антенн описанные у Рамзея, но все другие с круговой поляризацией, а в сотовой связи используется только линейная)
Двумя антеннами такой диапазон перекрывается, а на одну нагрузку они соединяются с помощью частотного диплексера. Можно на полосковых фильтрах, можно на сосредоточенных LC контурах
Вот пример (https://ypylypenko.livejourn al.com/69332.html) такой антенны Huawei 8 dBi с диплексером на полосковых фильтрах
Вот детальный чертеж (https://ypylypenko.livejourn al.com/48142.html) 1700-2700 MIMO 2x2 компактной MIMO 2x2 антенны с усилением 8.2-10.1 dBi, развязкой между портами >30 dB и Front/back под 30 дБ при размерах 12х12х3.6 см
Антенна имеет прямой выход на ассиметричный кабель (или полосковую линию), потому что П-шунт это балун Марчанда
Вот патч с перекрытием (https://ypylypenko.livejourn al.com/54053.html) LTE-800 + GSM-900 и усилением 9.3-10.2 dBi
На один порт соединять через частотный диплексер, такие как применяются в ТВ антеннах ДМВ+МВ (https://ypylypenko.livejourn al.com/35859.html). Для уменьшения потерь в диплексере, лучше делать на полосковых резонаторах (как у Huawei)
выше было верно подмечено, не весь диапазон, о котором я сказал сразу, а разбитый по поддиапазонам :800 - 950 МГц, 1700 -1990 МГц, 2100 - 2170 МГц, 2500-2700 МГц ( по сути 2G, 3G и 4G), но условие то же: более менее приемлемое КСВ во всех поддиапазонах
по поводу зигзагов: я имел ввиду классический зигзаг, либо же его модификация в виде, представленном ниже на изображение
313283
по поводу зигзагов: я имел ввиду классический зигзаг, либо же его модификация в виде, представленном ниже на изображение
классический зигзаг с трудом (с натяжкой) перекрывает один диапазон.
Самый широкий из диапазонов (3G) имеет 250 МГц полосы, получается на краях КСВ~2, что посредственный результат
LTE-800 (https://ypylypenko.livejourn al.com/55272.html) LTE-1800 (https://ypylypenko.livejourn al.com/57416.html) UMTS-2100 (https://ypylypenko.livejourn al.com/55318.html) UMTS-2100 печатный в консервной банке (https://ypylypenko.livejourn al.com/52855.html) BiQuad WiFi 2440 (https://ypylypenko.livejourn al.com/55029.html)
Использовать в диапазонах LTE-2600 и LTE-1800 (в отдаленной перспективе и LTE-2100) без MIMO 2x2 невыгодно. Удвоение скорости даунлинка ещё никого не огорчило.
Компактная антенна, чертежы которой я привел выше - имеет сопоставимое с биквадом усиление (8-10 dBi), но имеет такие преимущества:
1) имеет прямой ассиметричный выход на кабель (для Харченко надо ещё балун, например прокладка кабеля вдоль плеча, что при таких размерах очень затруднено)
2) имеет MIMO 2x2 c развязкой 30+ dB
3) имеет большой front/back под 30 dB
4) перекрывает сплошной диапазон 1700-2700
5) одинаково работает как на 50 так и на 75 Ом нагрузку
6) очень просто производится в домашних условиях: корыто из оцинковки + алюпрофиль квадратный 15х15 мм из строймагазина + 4 пятачка из оцинковки + 2 полоски из латуни на клеевой пистолет
либо же его модификация в виде, представленном ниже на изображение
найдите частоту резонанса вашей конструкции
найдите частоту резонанса вашей конструкции
1800 МГц
Добавлено через 5 минут(ы):
В итоге всё "выродится " в объёмную лого-спираль, одиночную или как облучатель зеркала, нечто подобное.
по ксв этот вариант будет лучше, чем зигзаг ,но какие подводные камни могут всплыть, если использовать логопер в виде облучателя?
1800 МГц
на частоте 1800 МГц у вашей модели Z=86 -j151, КСВ50=7.5
MMANA нашла резонанс аж на 11800 МГц (11.8 ГГц)
какие подводные камни могут всплыть, если использовать логопер в виде облучателя?
Смешались в кучу кони, люди. И залпы тысячи орудий ведут непрерывный бой.
Зачем облучатель на 700-2700? вы не задумывались почему таких нет?
Чтобы спроектировать облучатель надо дополнительно решить 2 специфических проблемы:
1) стабильность фазового центра (https://habr.com/ru/post/431664/)
2) оптимальная диграмма направленности для данного конкретного типа зеркала.
зеркала бывают короткофокусными (с такими оптимально 8-9 dBi облучатели) и длиннофокусными (все офсетные зеркала, с такими оптимально 12-14 dBi). И в том и в другом случае ДН должна быть одинаковой в широком диапазоне частот, что практически невозможно (ни один известный тип антенн не соответствует этому критерию). Из-за нестабильности ДН в широкой полосе частот - КИП (коэффициент использования апертуры) меняется в широких пределах.
Моя MIMO антенна может работать как облучатель 1700-2700 МГц. С зеркалом F/D=0.6 (типичное оффсетное зеркало) КИП составляет 44-48%. Результат посредственный, но терпимый. Проявляются в равной мере две проблемы - нестабильность положения фазового центра (с понижением частоты он выдвигается на 3 см вперёд) и слишком малое усиление как для длиннофокусной антенны (с короткофокусным зеркалом будет лучше).
По схожей схеме собран облучатель фирмы Крокс, для добавления направленности и выравнивания положения ФЦА там используются 2 круглых патч-директора. В мою антенну тоже можно добавить директоры (в народе широко известны после вирусного видео "пушка Креосана"), но появляются технологические сложности как их крепить (конструкция Крокса достаточно сложна в производстве)
300-омный с шунтами имеет диапазон почти октаву, т.е. может 800-1600 или 1400-2700.
Но это 300 Ом. При 200 Ом будет меньше, при 150 Ом ещё меньше и т.д. При выходе на 50 Ом с трудом перекрывает +-40 МГц на 800-ке
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?39821-BiTreeQuad-%CE%F2-RW4HFN&p=1640260#post164026 0
BiThreeQuad_432_by_R W4HFN.maa - полоса по КСВ200<2 = 382....482 МГц = 1.26 раза (эквивалент 470-590 МГц на ТВ).
При добавлении рефлектора, полоса и по КСВ и по направленности уменьшится, лишается целая степень свободы - расстояние до рефлектора
С низкоомным выходом есть такой щелевой эквивалент (https://ypylypenko.livejourn al.com/20957.html) (щель можно называть вибратором-бабочкой (https://ypylypenko.livejourn al.com/29767.html) или биквадом модифицированной формы - кому как нравится). Апертура повышенная (10.5-12.5 dBi) потому что на втором низкоомном резонансе щель-бабочка это по сути 1-лямбдовый диполь.
Конструкция балуна - на последней фото.
На 75 Ом нагрузку он перекрывает весь верхний диапазон (https://ypylypenko.livejourn al.com/59622.html) сотовой связи 1700-2700
Вот такая антенна https://lib.qrz.ru/node/2150 по структуре позволяет перекрыть октаву по уровню КСВ до 3 (причем с рефлектором).
Антенны RW4HFN очень похожи, но раскрыв щели и этот угол очень важен. Такая модель есть в старой версии CST, много их сделал в печатном виде в свое время в диапазоне от 0,5 до 10 ГГц.
https://lib.qrz.ru/files/images/fartv/chapter4/4-41.jpg
Добавлено через 12 минут(ы):
Подсказка ...
http://www.freepatent.ru/images/patents/396/2076407/2076407-2.jpg
http://www.freepatent.ru/images/patents/396/2076407/2076407-3.jpg
Только резисторы убрать в антенне :-P , в то время за патенты давали неплохие премии и не все работало на 100 %. Но без резисторов все ОК.
Если оставить одни резисторы, то будет еще широкополоснее. :smile:
Без резисторов кривая 1 (реально 1-2 ГГц, не больше), а вторая кривая ( штрихом) - с резисторами, но это уже чисто для патента (и не я :-P ).
Мои патенты при желании можно найти (там другие антенны).
Это все с рефлектором...
Я пытался растянуть полосу выше - сделал полторы октавы, но расстояние до рефлектора было оптимально для не такой большой ширины полосы и кривая КУ в диапазоне имела большой перегиб. В итоге, остановился на экспоненциальной форме щели и еще немного поменял геометрию около дуги.
(было сделано несколько октавных решеток с неплохими параметрами и все материалы ушли в закрытый патент).
Есть хорошая статья Н. Кудрявченко "Эффективные зигзагообразные антенны" В помощь радиолюбителю № 114
http://electronic.com.ua/modules.php?name=Dow nloads&d_op=viewdownloaddet ails&lid=101
Антенны с длиной стороны ромба 0,5L показали себя действительно хорошо. Запитывали их как с помощью U-образного колена, так и с помощью широкополосного трансформатора. 12-13 дби с рефлектором получалось. Помню, что антенна превышала КУ эталонной П6-33 и "тянула" ТВ каналы из-за горизонта, даже находясь под бугром. Рефлектор был - сваренная стальная сетка для штукатурки и фундаментов.
1) круг (одно-луп) с эксцентриковым вырезом (https://ypylypenko.livejourn al.com/30301.html)
2) популярный билуп с эксцентриковым вырезом (https://ypylypenko.livejourn al.com/30473.html) (билупы по сути разновидности биквадов Харченка, форма рамок не обязательно должна быть квадратная, подойдет практически любая симметричная форма, просто квадраты были наиболее изучены средствами своего времени)
позволяет перекрыть октаву по уровню КСВ до 3 (причем с рефлектором).
Она почти самодополнительна при вращении, поэтому иммет R близкое к 188.5 Ом (http://dl2kq.de/ant/kniga/1241.htm)
Для популярной антенны "Паутинка" диаметром 1.2 метра КСВ150<1.5 в полосе 120-1000 МГц (https://ypylypenko.livejourn al.com/70323.html), но между 430 и 610 МГц светит не вперёд
Свойства всеволновых самодополнительных антенн (разновидностью которых являются логопёры) мало подходит для создания 50 Ом антенн вообще, и антенн с рефлектором и одним главным лепестком в частности.
Коммерчески успешные антенны 1700-2700 чаще всего 2 типов:
А) для антенн малой направленности состоящих из 1 излучателя - вариации широкополосного диполя на L/4 стойках (сюда относятся более половины конструкций промышленных антенн для БС с перекрытием 1700-2700)
Б) для антенн повышенной направленности - фазированная решетка из 4 патчей по 200 Ом каждый
По варианту А) вот 3 чертежа:
1) одиночный диполь без рефлектора, с запиткой упрощенным Г-балуном Марчанда (https://ypylypenko.livejourn al.com/49047.html)
2) одиночный диполь на L/4 стойках с запиткой П-балуном Марчанда (https://ypylypenko.livejourn al.com/47162.html)
3) MIMO диполь с запиткой двумя П-балунами Марчанда (https://ypylypenko.livejourn al.com/48142.html)
Одиночный диполь имеет 3 степени свободы, каждая из которых дает свой резонанс: размах диполя, ширина лепестков диполя, L/4 стойки.
И одна степень свободы которая позволяет оптимизировать преобразование R: волновое сопротивление линий в балуне Марчанда
Также есть широкополосный вариант конусного монополя (https://ypylypenko.livejourn al.com/60633.html)
По варианту Б) есть много антенн разных фирм, которые являются незначительными вариациями схемы Петра от фирмы Антэкс
Для получения такого типа антенн надо рассмотреть внимательно широкополосные свойства одиночного патча (https://ypylypenko.livejourn al.com/67516.html) (круглого или квадратного), с дополнительным паразитным вибратором второго этажа или без такового.
Оптимальные параметры всех таких патчей получаются при небольшом зазоре к рефлектору. При увеличении зазора, под рефлектором появляются нежелательные моды высших порядков, но сильно растет полоса пропускания как по направленности так и по согласованию.
На первом главном резонансе сопротивление составляет несколько сотен Ом, что при сложении в решетку 2х2 позволяет очень просто получить 50 Ом.
По этому пути пошли создатели Петры (https://ypylypenko.livejourn al.com/51849.html) и её многочисленных клонов.
Неравномерность реактанса и R в широкой полосе выравнивается 2 дополнительными резонансными элементами:
1) L/4 стойки закороченные на конце (на частоте резонанса они имеют бесконечное сопротивление, на других частотах добавляют некоторое комплексное сопротивление, которое компенсирует с противоположным знаком сопротивление самой антенны
2) балун Гуанеллы 1:1 ограниченной длины (< минимально необходимых L/4)
Сопротивление балуна Гуанеллы (подбор зазора) позволяет оптимизировать коэффициент трансформации активного R
(https://ypylypenko.livejourn al.com/51849.html)
Комбинацией некоторых из этих методов можно получить конструкцию и для единичного патча (https://ypylypenko.livejourn al.com/49234.html)
В ней 2 дополнительных степени свободы для резонансов: 1) длина шунта запитки 2) длина горизонтальных линий питания к этим шунтам
Когда их длины не равны L/4 они вносят свой вклад в реактивность, что при хорошем стечении обстоятельств (если знаки будут противоположными) может дать компенсацию
Плюс 2 степени свободы для трансформации R: 1) зазор шунта питания 2) Zo линии разводки
Ещё большую полосу из такого одиночного патча всё равно не получить, потому что разваливается ДН. В ФАР решетке 2х2 типа Петры сама ФАР удерживает главный луч от развала (при очень большом количестве элементов ФАР - ДН одиночных элементов вообще роли не играют)
Если кратко подытожить эти идеи, то общее везде - не построение самодополнительных антенн с сопротивлением 188.5 Ом (по Рамзею), а применение ряда независимых высокодобротных элементов с узкой полосой но разными частотами резонанса (как полосовые фильтры на высокодобротных кварцах или ПАВ), чтобы реактивности этих элементов вне частоты резонанса шли с противоположными знаками. Следствием такого подхода являются выраженные полосовые свойства - на краях рабочей полосы КСВ резко растет. У самодополнительных антенн, например логопёров - полоса пропускания простирается далеко вверх выше расчетной (https://ypylypenko.livejourn al.com/6070.html)
plyrvt, а вы теоретик?
В тему, рекомендую посмотреть (https://www.youtube.com/watch?v=fo2BPgznnsE) , французский язык, но понятно о чём идёт речь
У француза вообще не затрагиваются темы расширения рабочей полосы.
Кроме того используется прямой ввод кабеля без балуна (так называемая схема Маршала - по имени отставного американского военного, который в 2004 придумал взять антенну Харченко для диапазона 2.44 ГГц и популяризировал его в этих ваших интернетах)
Поэтому нет симметрирования, по внешней оплетке течет ощутимый ток (даже при массивном рефлекторе с бортами и высоким Front/Back) и искажается пространственная ДН, антенна косит в противположную от земляной трубки сторону (https://ypylypenko.livejourn al.com/27792.html)
Чтобы коротить биквад - надо высота стоек L/4, а для получения 50 Ом зазор к рефлектору примерно 0.14L
0.14L << 0.25L поэтому симметрирования не происходит
а вы теоретик?
практикующий, по упомянутых конструкциях: 1 (https://ic.pics.livejournal. com/ypylypenko/74196954/681015/681015_original.jpg) , 2 (https://ic.pics.livejournal. com/ypylypenko/74196954/681385/681385_original.jpg) , 3 (https://ic.pics.livejournal. com/ypylypenko/74196954/681492/681492_original.jpg) , 4 (https://ic.pics.livejournal. com/ypylypenko/74196954/681835/681835_original.jpg)
Поэтому нет симметрирования, по внешней оплетке течет ощутимый ток (даже при массивном рефлекторе с бортами и высоким Front/Back) и искажается пространственная ДН, антенна косит в противположную от земляной трубки сторону (https://ypylypenko.livejourn al.com/27792.html)
Чтобы коротить биквад - надо высота стоек L/4, а для получения 50 Ом зазор к рефлектору примерно 0.14L
0.14L << 0.25L поэтому симметрирования не происходит
Нужно просто стойки сделать не прямыми , а дугообразными. Я так делал - нормально получается - длина 0.25L.
Нужно просто стойки сделать не прямыми , а дугообразными.
покажите скрин. расширяются снизу как песочные часы?
а кабель кудой?
300-омный с шунтами имеет диапазон почти октаву, т.е. может 800-1600 или 1400-2700.
Но это 300 Ом. При 200 Ом будет меньше, при 150 Ом ещё меньше и т.д. При выходе на 50 Ом с трудом перекрывает +-40 МГц на 800-ке
Усиление при этом не превышает 8.5-9 dBi. Любые попытки применить более сложный рефлектор для увеличения направленности - резко уменьшают полосу пропускания
я понял, что вариант так себе, но вот вопрос, как можно согласовать такую антенну (в широком диапазоне) под 50 Ом ,если у нее более менее хорошие характеристики при входном сопротивлении 75 Ом
я понял, что вариант так себе, но вот вопрос, как можно согласовать такую антенну (в широком диапазоне) под 50 Ом ,если у нее более менее хорошие характеристики при входном сопротивлении 75 Ом
сложными линиями передачи, всякие L/4 с открытым или закрытым концом, всякие 1/4 или 3/4 линии, у которых реактивность идет в противоположном направлении
а чтобы сразу на выходных клеммах биквада получить хоть пол-октавы на 50 Ом - никак
да и кроме согласования - проблема направленности. хорошая антенна должна иметь фиксированную апертуру, т.е. подъем направленности с ростом частоты. у биквада же сверху завал направленности в единицах dBi, а по апертуре это завал в квадрате
Я делал высоту над рефлектором 0.14L, изгибал шлейф 0.25L как показано на скрине. Такой шлейф имеет расчётное Z макс. около 8000 Ом и в полосе 100 МГц не ниже 3000 Ом( для центр. частоты 868 МГц). Реально одну половинку шлейфа я делал из провода д=3 мм, вторую половинку выполнял кабель РК50-2-22 со снятой внешней изоляцией и облуженой оловом оплёткой.
Может лучше не выпуклая, а впуклая? Поляризация излучения горизонтальная, отводы идут горизонтально на одном уровне с вибратором. Надо их максимально убрать от вибратора
313644
Попробуйте посчитать как поделится мощность генератора на 2-х параллельных резисторах 50 Ом и 8000 Ом.
8000 Ом это в его начале. А coupling от биквада идет по длине.
И сам этот "резистор" хорошо излучающий. Открытая линия не излучает или если она экранированная, или если она 2-проводная и амплитуды в симметричных проводах равны, а фазы противоположны.
При такой топологии эти стойки работают как диполь, а не как симметричная 2-проводная линия. И Е-плоскость этого диполя совпадает с Е-плоскостью биквада (coupling максимально возможный)
У вас же под руками симулятор, посчитайте, что мы потеряем от такого конструктива шлейфа. По моим расчётам, этот же зиг без шлейфа имеет усиление почти то же, что и с шлейфом( различие в пределах погрешности 0.1 дБ).
"Хорошо излучающий" шлейф - хорошо излучит 0.0001 долю подводимой мощности. Если для Вас это принципиально используйте другое решение, я не против.
Powered by vBulletin® Version 4.1.12 Copyright © 2024 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot