Патч-антенны - изготовление, использование

[KIR 1536]

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...

Поизучал файлик, поговорил с умными людьми. Фигня все это с резаными углами, и близко никакой круговой поляризации не будет если подрезать у патча два угла. Посмотрите страницу 6. Круговую поляризацию можно сделать у классического патча, только если две точки запитки реализовать и фазу сдвинуть на 90 градусов между ними (в принципе это логично) - это и есть основное условие, а не подрезанные уголки. Рассчитать и построить такую антенну по линейке практически нереал.

[Володимир 289]

Рассчитать и построить такую антенну по линейке практически нереал.

Я может быть и не стал бы спорить ;), если бы у моей ГПС антенны не был отрезан уголок, плюс вчера поздно ночью наткнулся на некую работу по сравнению расчетных результатов, представленных программами для СВЧ-антенн и реальных измерений реальной антенны 1.2ГГц диапазона и совпадения результатов с хорошей точностью.

Что еще круче - это антенны сотовых телефонов - крысиных хвостиков не делают с прошлого века - т.е. во всех телефонах применены именно "щелевые" антенны - а это и несколько диапазонов ГСМ и наличие ГПС и все это работает в любом положении аппарата в пространстве - вот она, круговая поляризация во всей ее красе...

[KIR 1536]

Я не говорю, что патч с круговой поляризацией фантастика, я говорю что в домашних условиях при помощи штангенциркуля и паяльника (как делаются большинство FPV антенн у нас) патч с круговой поляризацией, да еще настроенный на определенную частоту сделать практически нереал, и что отрезанный уголок - это не единственное что нужно для реализации круговой поляризации. Самое важное - сдвинутая по фазе на 90 градусов запитка. Проще говоря, намного безгиморнее изготовить Helical, чем связывать со свигом фазы и двойной запиткой.

[Володимир 289]

Нет пока возможности заняться вплотную изготовлением разных антенн и их реальным сравнением в боевых условиях...

Например патч на подложке меньше размером, имеет большую добротность - что очень хорошо для приемной стороны, обьединение нескольких патчей в единую систему легко позволит получить как увеличение усиления, так и получение надежного приема с любой поляризацией... Причем нашелся вариант настройки патча в резонанс отрезанием заранее оставленных кусочков (возможно их можно и обратно подпаивать).

Спиральную антенну не проще сделать и совершенно невозможно в наших условиях на коленке без приборов настроить согласование...

[KIR 1536]

Вроде как нашлись "знакомые-знакомых", которые работают в очень крутой фирме про производству антенн, причем не просто шараш-монтаж, а чуть ли на на оборонку работают и оборудование у них одно из самый крутых (под лям зелени) и суперкомпьютеры для просчета параметров антенн. Делают вообще любые антенны. Попробуем к ним обратиться, настроить несколько FPV антенн разных.

[Володимир 289]

Хорошо если бы они могли скажем прогнать готовую антенну, сказать ее параметры и куда их менять для достижения желаемого эффекта.

Вряд ли они для нас будут заниматься подстройкой и тем более согласованием изготовленной антенны.

Ну и чтобы их не дергать по каждому разу - собрать несколько готовых антенн, заводских, самодельных и дать их изучить.

[Володимир 289]

Вот этот документ, про сравнение программ и живой антенны и что меня там заинтересовало - методика настройки готового патча в резонанс http://jre.cplire.ru/koi/apr11/5/text.html

Верхний проводник ПА имеет форму квадрата с зубцами. Данные зубцы используются для удобства настройки. Отрезая эти зубцы можно сдвигать резонансную частоту вверх. Для более точного сравнения будет лучше провести серию экспериментов, отрезая постепенно зубцы от антенны. Для простоты сравнения антенны возбуждаются в одной точке, причем лежащей вдоль оси х или у, чтобы возбудить только одно колебание. Соответственно и зубцы отрезаются вдоль сторон, отвечающих за резонансную частоту возбуждаемого колебания.

Там же есть и про минимальный размер земляного экрана.

[igorpan 3]

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...

Можно делать патч круглым,

Вырезы, не симметричная форма активного элемента, обеспечивают 2 резонанса, которые заставляют протекать токи в определённом направлении. Это и обеспечивает вращающийся вектор поляризации.

Диаграмма направленности, что у линейной антенны, что у круговой одинаковая.

Это пока что не доведённый макет облучателя на спутниковую тарелку. С согласованием ещё нужно поработать.

Сложновато с круговой поляризацией. Что бы вектор вращался, один резонанс должен быть выше рабочей частоты, а другой ниже. Входное сопротивление антенны зависит от точки питания, высоты активного элемента от экрана и меняется от срезов. Нужно соотвественно подогнать все эти взаимосвязанные параметры.

Для простоты конструкции высоту установки активного элемента относительно земли, я всегда привязываю к изолятору разъёма.

Изменено 25 августа, 2012 пользователем igorpan

[igorpan 3]

Я не говорю, что патч с круговой поляризацией фантастика, я говорю что в домашних условиях при помощи штангенциркуля и паяльника (как делаются большинство FPV антенн у нас) патч с круговой поляризацией, да еще настроенный на определенную частоту сделать практически нереал, и что отрезанный уголок - это не единственное что нужно для реализации круговой поляризации. Самое важное - сдвинутая по фазе на 90 градусов запитка. Проще говоря, намного безгиморнее изготовить Helical, чем связывать со свигом фазы и двойной запиткой.

Если использовать однотипные материалы и точно выдержать размеры, то антенна не вылетит за допустимые границы.

Эллиптическая поляризация патч антенны при одно портовом питании.

Картинка кликабельна. Анимация 547к!

А со спиралями свои заморочки - согласование, конструктивные сложности.

Изменено 25 августа, 2012 пользователем igorpan

[Володимир 289]

Можно делать патч круглым

А зачем еще один диск над патчем?

[sswolfss 2]

"...Возможно изготовить патч-антенну с круговой поляризацией. Один из способов, питать обычный квадратный лепесток из двух точек, отстающих по фазе на 90°. В этом случае, когда, скажем, вертикальный ток максимален, горизонтальный ток равен 0. Четверть цикла спустя, ситуация становится обратной и поле становится горизонтальным. Излучаемое поле будет вращаться во времени, таким образом его поляризация будет круговой. Меняя величину фазового сдвига между двумя точками питания, можно добиться любой поляризации, от линейной до круговой. Другой способ добиться круговой поляризации, это питать квадратный лепесток из одной точки, но прорезать в нем асимметричную щель или отверстие иной формы для того чтобы сместить направление тока. Стоит отметить, что хотя дисковые лепестки и могут использоваться для такой техники они не обязательно имеют круговую поляризацию. Например, симметричный дисковый лепесток, питаемый в одной точке, излучает линейно поляризованные волны. Наконец, если почти квадратный лепесток, у которого длина немногим больше, а ширина немногим меньше половины длины волны питать в точке угла, то поляризация его излучения будет круговой."

Взято с Вики

[KIR 1536]

Заинтересовала последняя строчка: " Наконец, если почти квадратный лепесток, у которого длина немногим больше, а ширина немногим меньше половины длины волны питать в точке угла, то поляризация его излучения будет круговой."

[Володимир 289]

Но пока ни одного реального такого исполнение не встретил. Только вариант изготовления групповой антенны, где квадраты были прикреплены к шине питания за угол. Но там ни слова не было о круговой поляризации.

[igorpan 3]

А зачем еще один диск над патчем?

Поскольку высота активного элемента привязанна к высоте изолятора разъёма, единственным параметром которым я могу изменять входное сопротивление, это точка питания. (От края диска -высокое сопротивление, к центру уменьшается.) Только этим элементом не возможно свести конструкцию к 50 ом. , соотвественно приходиться ввести ещё один шунтирующий элемент, паразитный патч. Он ещё где то на 0,8 дБ. усиление поднимает, но это уже лишнее, т.к. для короткофокусной тарелки F/D 0,5 8,5 дБИ. достаточно. То есть с таким облучателем на краях тарелки уровень сигнала получается ниже - 10Дб.

Если делать двух портовое питание, то надо сигнал с фидера разделить попалам, сдвинуть фазу. Конечно такое питание даст хорошую рабочую полосу, если она нужна, но конструкция усложниться и стоимость значительно возрастёт.

Изменено 27 августа, 2012 пользователем igorpan

[igorpan 3]

Заинтересовала последняя строчка: " Наконец, если почти квадратный лепесток, у которого длина немногим больше, а ширина немногим меньше половины длины волны питать в точке угла, то поляризация его излучения будет круговой."

Ну это тоже самое. Прямоугольная форма. Сам патч элемент должен быть зеркально-сиvметричным относительно линии центр -точка питания. Не уверен, что термин правильный употребил :-).

Изменено 27 августа, 2012 пользователем igorpan

[Володимир 289]

Нашел вариант с подключением в диагональ, но как считать - там нету, если только применить метод пропорциональности.

The operating frequency of the GPS satellites is 1575 MHz

http://home.iae.nl/users/plundahl/antenne/patchant.htm

[sswolfss 2]

есть у меня две прога как считать антены, пока что в ней не разбирался)

http://www.radio.ru/mmana/- вроде даже мышкой можно антенну рисовать

вот еще интересная страничка, но там про спиральные антенны...

[igorpan 3]

есть у меня две прога как считать антены, пока что в ней не разбирался)

http://www.radio.ru/mmana/- вроде даже мышкой можно антенну рисовать

вот еще интересная страничка, но там про спиральные антенны...

Мана только "верёвочные" антенны считает. Из проволки.

Я на днях доведу до кондиции облучатель и выложу статью в жж с размерами. Уточните на какие частоты подгонять размеры облучателя? Уточните в каких антеннах есть ещё потребность, я поделюсь размерами и технологией изготовления.

[sswolfss 2]

2.4 и 1.2 есть потребность)

Изменено 27 августа, 2012 пользователем sswolfss

[Володимир 289]

Уточните на какие частоты подгонять размеры облучателя? Уточните в каких антеннах есть ещё потребность, я поделюсь размерами и технологией изготовления.

Частоты диапазона 1.2ГГЦ - от 1010 до 1280. Я летаю на 1160.

2.4ГГц - тут точно диапазон не знаю. Это радиоуправление у меня.

Мана только "верёвочные" антенны считает. Из проволки.

Для расчета в ней патчей пластину собирают как мелкую сетку из проволочек.

[sswolfss 2]

кстати, кто в курсе какие вообще материалы можно использовать для антенн? у меня например лежит латунь - подойдет она?

и какая вообще толщина материала должна быть?

[Володимир 289]

Латунь подойдет. толщина - чтобы сохраняла пространственную геометрию без добавочных плясок...

Главное помни что зазор меряется изнутри между пластинами.

[Альгимантас 271]

Тогда уважаемый Владимир ещё один вопросик к Вам. Подойдёт ли для этих целей текстолит, покрытый медной фольгой (извините, не знаю как правильно он называется) ?

[Володимир 289]

Так и называется - фольгированный тесктолит.

Подойдет - но надо чтобы в зазоре не было самого текстолита, т.е. фольга к фольге должны быть направленны. Если он двухсторонний, то внешнюю фольгу лучше удалить...

[Альгимантас 271]

Так и называется - фольгированный тесктолит.

Подойдет - но надо чтобы в зазоре не было самого текстолита, т.е. фольга к фольге должны быть направленны. Если он двухсторонний, то внешнюю фольгу лучше удалить...

ОК. Большое спасибо!