KIR

Патч-антенны - изготовление, использование

236 posts in this topic

Патч-антенна — тип узкополосной СВЧ антенны, состоящей из плоского металлического лепестка, закрепленного на некотором расстоянии параллельно пластине земли. Обычно, эту конструкцию заключают в пластиковый радиопрозрачный кожух, как для защиты от механических повреждений, так и из эстетических соображений. Такие антенны просты в изготовлении и легко могут быть модифицированы под определенные технические условия. Патч-антенна может использоваться как отдельное устройство, так и в качестве облучателя для построения более эффективных систем на основе параболлических отражателей. Патч-антенны очень похожи на микрополосковые антенны, которые есть ни что иное, как патч-антенны, размещенные на диэлектрической подложке.

На сегодня это моя любимая антенна. Да, она не самая лучшая, но ее плюсы - компактность, простота изготовления и размещения делают патч-антенну весьма популярной. Хорошо настроенный патч вытягивает видео на десятки километров. Если вы летаете с частотой видео 2.4Ghz, купить такую антенну не проблема. Однако найти патч на 1.2Ghz - сложно. Хороший патч - еще сложнее. В зарубежных магазинах за них хотят больших денег, да и пересыл не дешевый.

Рецептов изготовления патч-антенн в инете куча, однако мне больше всего понравилась инструкция IBCrazy: http://www.rcgroups....d.php?t=1292451

Она проста и понята, в ней нет "скошенных уголков" и прочего бреда, назначение которого объяснить авторы других инструкций не могут. Тут все четко, понятно и по формулам.

a3417785-213-DSCN1781.jpg

a3417772-145-Measurements%20on%20patch.jpg

Смысл в общих чертах прост: берем 2 квадрата меди или латуни (или оцинкованной стали на худой конец) определенных размеров (по формуле), между ними устанавливаем нужный зазор (H) при помощи диэлектрический вставок. К малому квадрату (лепестку) припаиваем в правильном месте центральную жилу кабеля/разъема, к большому квадрату (земле) припаиваем оплетку кабеля или внешнюю часть разъема.

Высота малого квадрата:

Высота малого квадрата равна 1/2 длины волны

Высота малого квадрата (мм) = 130150/Частоту в MHz

Например: для частоты 1280Mhz = 130150/1280=101.68мм

Ширина малого квадрата:

Ширина малого квадрата малого квадрата может варьироваться в пределах от 2/3 до 3/4 длины волны.

Она зависит от волнового сопротивления приемника (чем больше волновое сопротивление, тем шире антенна), так же от ширины антенны зависит угол направленности антенны. Большинство приемников диапазона 900-1300Mhz обладают волновым сопротивлением 75Ом, диапазона 2.4Ghz, 5.8Ghz - 50Ом.

Для приемников с сопротивлением 50Ом:

Ширина малого квадрата (мм) = 195227/Частоту в MHz

Для приемников с сопротивлением 75Ом:

Ширина малого квадрата (мм) = 173535/Частоту в MHz

Например: для частоты 1280Mhz с сопротивлением 75Ом = 173535/1280=135.57мм

Автор антенны говорит, что выбор того или иного волнового сопротивления не принципиален, и антенна с любой шириной малого квадрата в приделах этих двух формул будет хорошо работать. При этом антенна с чуть более широкой активной частью будет иметь чуть более широкий угол (до 90 градусов) и чуть меньшее усиление, а более узкая - меньший угол (до 75 градусов) и чуть большее усиление.

Точка запитки и расстояние между пластинами (H):

Расстояние между пластинами должно быть:

Для частот 900Mhz в диапазоне от 15.87мм до 19.05мм

Для частот 1.2-1.3Ghz в диапазоне от 9.52мм до 15.87мм, но лучше всего для расчетов по формулам выше (если верить другим источникам) подходит расстояние 11.6мм

Для частот 2.4Ghz в диапазоне от 5.08мм до 12.7мм

Точка запитки антенны (куда паять центральную жилу кабеля) имеет такое же расстояние от края малой пластины (H), как и расстояние между пластинами!

Размеры большого квадрата:

Размеры большого квадрата в принципе не важны, просто имейте ввиду, что стороны большого квадрата должны быть больше ширины активной части примерно на 4 величины (H)

Например для частоты 1280Mhz с расстоянием между пластинами 12мм стороны квадрата можно сделать 135.5мм+12*4=183.5мм

Можно чуть больше, можно чуть меньше - ЭТО НЕ ПРИНЦИПИАЛЬНО И НЕ НА ЧТО НЕ ВЛИЯЕТ. Делайте под размеры своей наземки для удобства.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я хочу попробовать в нижнем листе продавить дырку конусом, нарезать в нем резьбу под разьем приемника, а в верхний лист впаять кусочек медной проволоки чтобы он изображал центральный штырек разьема - экономим на разьеме, следовательно нет лишних потерь сигнала.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хорошая идея, так многие делают кстати.

Share this post


Link to post
Share on other sites

KIR, а как же круговая поляризация ? с патчем не получится !

могу наклепать складных CW на любую частоту, не самодельных а китайцами изготовленных по моим герберам

интересно есть ли спрос - минимальная партия 30шт.

антенна напоминает противотанкового ежа

Share this post


Link to post
Share on other sites
KIR, а как же круговая поляризация ? с патчем не получится !

Я знаю, что не получится. А причем тут она? Эта тема не про круговую поляризацию. Кто такие CW?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я хочу попробовать в нижнем листе продавить дырку конусом, нарезать в нем резьбу под разьем приемника, а в верхний лист впаять кусочек медной проволоки чтобы он изображал центральный штырек разьема - экономим на разьеме, следовательно нет лишних потерь сигнала.

Я делаю так:

Так как приемники на 900-1300 мгц 75-ти омные , а многие и разъем имеют типа F то использую кабель RG6 .

У разъема отламываю крутящуюся гайку и оставшуюся часть впаиваю в отражатель антенны. Кабель разделываю с обеих сторон под установку F-разъема ( на стороне антенны - на большую длину) и вкручиваю в разъемы. Для уменьшения вероятности повреждения-перегиба-перелома место вкручивания в впаянный разъем обмазываю термоклеем.

Тем самым использую кабель с малыми потерями ( в несколько раз меньшими чем допустим RG178) без пайки-нагрева, не повреждая его.

Edited by Панкратов Сергей
Денис likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Можно по-подробнее про 75Ом и 50Ом? В изготовлении антенны это единственный момент, который я не понял. Разница зависит от того, какой кабель используешь от приемника до антенны?

Share this post


Link to post
Share on other sites

точка где жила кабеля припаяна к патчу определяет сопротивление, ближе к центру патча импеданс падает.

если вам попался 50ом патч просверлите дырочку на 15-20% ближе к краю и запитайте патч там

нейлоновые стойки можно заменить на металлические но прикручивать к рефлектору только черeз центр патчa(ей)

Патчи также как и диполи легко проверяются/настраиваются лампочкой

Edited by fmkit

Share this post


Link to post
Share on other sites
точка где жила кабеля припаяна к патчу определяет сопротивление, ближе к центру патча импеданс падает.

Это понятно, точки запитки 50Ом и 75Ом патча немного отличаются. Но чем обуславливается выбор патча на то или иное волновое сопротивление? Волновым сопротивлением соединительного кабеля/разъемов между патчем и модулем приемника?

ЗЫ. Ткните плиз на ебей, где этих лампочек можно закупить.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Входным сопротивлением приемника.

Все известные приемники 900-1300 мгц- 75-ти омные.

На диапазоны 2,4 и 5,8 - 50-ти омные

Share this post


Link to post
Share on other sites

нейлоновые стойки можно заменить на металлические но прикручивать к рефлектору только черeз центр патчa(ей)

Я клею на 4 кубика из плотного пенопласта. Просто и гарантированно без потерь и влияния на частоту настройки патча.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Это понятно, точки запитки 50Ом и 75Ом патча немного отличаются. Но чем обуславливается выбор патча на то или иное волновое сопротивление? Волновым сопротивлением соединительного кабеля/разъемов между патчем и модулем приемника?

ЗЫ. Ткните плиз на ебей, где этих лампочек можно закупить.

лампочки 1.5в 20ма становятся дефицитом (везде теперь ЛЕДы)

смог найти всего один листинг и то не ясно они на 20мА ?

post-54-0-56378600-1345376642_thumb.jpg

post-54-0-70296500-1345376656_thumb.jpg

post-54-0-33036700-1345376668_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я из китайской машинки выдрал пару лампочек, не знаю на сколько они хороши, но работают.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Поигрался я калькулятором патчевым и вроде выходит что сопротивление задается шириной "квадрата", а частота - его "высотой" и можно бодобрать сопротивление 75 или 50 Ом с края пластины.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Все верно, IBCrazy в своей инструкции говорит абсолютно тоже самое. И еще один момент - ширина квадрата влияет на диаграмму направленности (угол) антенны.

Share this post


Link to post
Share on other sites
а как же круговая поляризация ? с патчем не получится !

Получиться, только надо делать пластину квадратной и резать у нее два угла... Т.е. это как бы следующий уровень "просветления" в изготовлении патча. Ну и конечно не думаю что круговая будет во все стороны...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Получиться, только надо делать пластину квадратной и резать у нее два угла...

Ссылочку можно?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ссылочки нету, в компе лежит файлик

Вот оттуда пункт:

" A number of ways exist to implement this, but cutting two corners off the element the socalled corners truncated patch is a technique widely used in GPS antennas (see figure below). Note, however, that this technique inherently has a lower circular polarization bandwidth than the double fed patch, whose polarization bandwidth is mainly limited by the splitterphase shifter bandwidth."

Гуглоперевод - Несколько способов существует, чтобы осуществить это, но сокращение двух углов от элементов так называемого углы усеченной патч техника широко используется в GPS антенны (см. рисунок ниже). Заметим, однако, что этот метод по своей сути имеет более низкую круговую поляризацию пропускную способность, чем кормят двойным патч, поляризация которых пропускная способность в основном ограничивается splitterphase пропускной способности оборотня.

Файлик есть тут http://www.orbanmicrowave.com/The_Basics_Of_Patch_Antennas.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Выложил формулы в шапке...

Share this post


Link to post
Share on other sites

подумал что лампочек у меня осталось с десяток а новые будет трудно найти,

собрал простейший детекторный приемник как в пионерские годы , вместо наушников ЛЕД

работает но с лампочкой нет такого резкого перехода и глаз видит самое тусклое свечение (реально всего 10мВт предатчик дает свет)

только что загрузил:

http://youtu.be/ZrNy6328D1M

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не понял, вместо лампочки реально использовать LED для лампочкотеста? Какой нужен LED? Так он лучше лампочки или хуже?

Share this post


Link to post
Share on other sites

нужен красный ЛЕД т.к может светится от 2в

LED включен через выпрямляющий диод, я использовал то что оказалось под рукой (ma2772800l schottky)

лампочка удобнее ЛЕДа но скоро не будет лампочек

ЛЕД загорается в полуметре от рации а на 2.4ГГц как видно на видео тоже работает но нужен диод получше

Share this post


Link to post
Share on other sites

Номинал лампочки подскажите, какие нужны для тестов 1.2Ghz, на митинском их вроде еще можно найти.

Share this post


Link to post
Share on other sites

1.5 В 12 мА в идеале. Такие использовались для подсветки в наручных часах. Можно более грубую, но точность измерений пострадает.

Запись о лампочкотестерах в дневнике baychi:

http://forum.rcdesign.ru/blogs/39565/custom102.html

Оттуда важное замечание:

ВНИМАНИЕ: Чувствительный лампочкотестер опасно подносить близко к мощному передатчику. 1 Вт 1200 МГц видео передатчик сжигает СМН-1,5-12-1 на расстоянии 5-10 см. Поэтому приближать надо осторожно, а лампочек покупать с запасом.

Edited by Zont
KIR likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нужно сделать отдельную тему по приборам для тестирования антенн. Методик на самом деле для такой темы накопилось достаточно: по потреблению тока, по свечению лампочки, по RSSI, при помощи сателит-файндера (кстати очень интересный вариант), при помощи самодельного КСВ-метра.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now