Чайниковский вопрос по рупорной антенне на 2,4 ГГц., (подскажите насчет длины волновода) Опции

[DavidTibet]

Ребят, помогите с совершенно кофейничим вопросом, пожалуйста.

Решил я сконструлить рупорную антенну на свой wi-fi. Прочитал Ротхаммеля, потом Крауса, ничего не понял, взял на сайте ARRL программу HDL_ANT и посчитал себе оптимальный прямоугольный рупор. :)

Дальше возник вопрос о том, какого размера волновод к нему припаивать. С расчетом ширины и высоты волновода проблем нет - там все довольно очевидно и везде описано.

Очевидно и то, что излучающий штырь, вставленный в волновод, должен отстоять от его задней стенки на четверть длины волны.

Но вот вопрос: КАКОЙ ДЛИНЫ должен быть прямоугольный волновод? Пол-волны? Две трети волны? Сколько точно? И главное - ПОЧЕМУ?

Научите, пожалуйста. А то нигде найти не могу. Буду очень благодарен.

P.S. На всякий случай, "пожалуй я приложу картинку"©. :)

Прикрепленные изображения

 

[Альберт]

Больше длины волны, чтобы высшие типы волн затухали.

[DavidTibet]

Больше длины волны, чтобы высшие типы волн затухали.

Ага! Спасибо!

А можно источник, пожалуйста? Так, на всякий случай... Если не трудно. Листик какой-нибудь отсканированный, или ссылочку на лежащую в сети книгу...

[ikolmakov]

Но вот вопрос: КАКОЙ ДЛИНЫ должен быть прямоугольный волновод? Пол-волны? Две трети волны? Сколько точно? И главное - ПОЧЕМУ?

Научите, пожалуйста. А то нигде найти не могу. Буду очень благодарен.

P.S. На всякий случай, "пожалуй я приложу картинку"©.

Для вашей задачи можно и меньше длины волны. Желательно предусмотреть подстрочный элемент (винт над штырем или заднюю стенку в виде поршня) поскольку в реальности расстояние между штырем и задней стенкой чуть меньше четвертушки.

[DavidTibet]

Ребят, а не тыкнете носом в книгу, пожалста? Не обязательно прямо разжевывать, достаточно название и страницу, дальше я сам (надеюсь).

А то честное слово, не могу найти в литературе ничего по этому вопросу. А хочется все-таки разобраться... Совет-то он советом, но страшно охота ж и самому понимать. :)

Спасибо всем заранее.

[Альберт]

Ага! Спасибо!

А можно источник, пожалуйста? Так, на всякий случай... Если не трудно. Листик какой-нибудь отсканированный, или ссылочку на лежащую в сети книгу...

Поищи на http://lord-n.narod.ru/index.html
Там мног книг по антеннам.
или местном ftp/

[DavidTibet]

Поищи на http://lord-n.narod.ru/index.html
Там мног книг по антеннам.
или местном ftp/

Штук пять книг просмотрел (Краус, Кун, Ротхаммель, Маркувиц, Миллиган) - нигде внятного указания на длину волновода, который должен быть перед рупорной антенной, не нашел. Честное пионерское, не вру. Может, там и написано, да только я понять не умею... :(

Эхх...

Блин. Достал я тут наверное всех со своим ламерством.

Альберт, пожалуйста, если у вас есть минутка - не откроете, пожалуйста, ЛЮБУЮ имеющуюся у вас книжку по тематике и не найдите там страницу, на который было бы это описано? Не надо особых подробностей, достаточно только названия источника и номера страницы, посвященной вопросу.

А я в долгу не останусь. Сочтемся, правда. Уж очень меня этот вопрос заел. :((

[EVS]

А не проще сие сооружение засунуть в любой симулятор (XFDTD, HFSS, MWS) да и самому посмотреть, что, насколько и на что влияет? По-моему, будет очень полезно. И без всяких формул...

[yura-rf]

Любительские варианты wi-fi антенн:
http://oldforum.komtels.ru/index.php?showtopic=286
http://www.wifiantenna.org.ua/

[DRUID3]

begin offtop
Блин, на весь форум никого кто реально бы шарил в рупорной антенне. А мы еще мечтаем о крахе мирового империализма...
end offtop

[Mirabella]

Ребят, помогите с совершенно кофейничим вопросом, пожалуйста.

Решил я сконструлить рупорную антенну на свой wi-fi. Прочитал Ротхаммеля, потом Крауса, ничего не понял, взял на сайте ARRL программу HDL_ANT и посчитал себе оптимальный прямоугольный рупор.

Дальше возник вопрос о том, какого размера волновод к нему припаивать. С расчетом ширины и высоты волновода проблем нет - там все довольно очевидно и везде описано.

Очевидно и то, что излучающий штырь, вставленный в волновод, должен отстоять от его задней стенки на четверть длины волны.

Но вот вопрос: КАКОЙ ДЛИНЫ должен быть прямоугольный волновод? Пол-волны? Две трети волны? Сколько точно? И главное - ПОЧЕМУ?

Научите, пожалуйста. А то нигде найти не могу. Буду очень благодарен.

P.S. На всякий случай, "пожалуй я приложу картинку"©.

Метрикин А.А, "Антенны и волноводы РРЛ", стр.28, рис.5.

[mdmitry]

begin offtop
Блин, на весь форум никого кто реально бы шарил в рупорной антенне. А мы еще мечтаем о крахе мирового империализма...
end offtop

begin offtop
Так форум не для антенщиков. Мои коллеги сюда никогда и не заглянут и надеятся не приходится
end offtop

Сообщение отредактировал mdmitry - Jun 20 2007, 20:20

[DavidTibet]

Метрикин А.А, "Антенны и волноводы РРЛ", стр.28, рис.5.

Есть у меня Метрикин, да. Открыл, нашел...

Может, не знаю, у нас разные издания? В моем (М:Связь, 1977 г., 184 с.) на этой странице рассказано о расчете коэффициента направленного действия рупоров. Картинку прилагаю.

На всякий случай перечитал эту главу еще раз. Чесслово, никак не соображу, откуда там следует хоть что-то о длине волновода... Именно о _длине_, не о размерах a и b. :(((

Эх. Пойду я, пожалуй, софт качать, как EVS советует.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[navuho]

Но вот вопрос: КАКОЙ ДЛИНЫ должен быть прямоугольный волновод?

А что вы хотите оптимизировать ?
Если КСВ в полосе частот, то ответ будет зависеть от параметров КВП и длины рупора (придеться считать CST, HFSS ...).
Если нужно просто согласовать в одной точке, то длина вообще не важна, настроить,
(как и предлагает ув. Икомаков) можно практически в любом положении.

[DRUID3]

begin offtop
Так форум не для антенщиков. Мои коллеги сюда никогда и не заглянут и надеятся не приходится
end offtop

Не правильно это как-то... Пригласите парочку, расскажите какой классный форум, какие выгоды сулит (а они очень даже нехилые по сравнению с любым другим форумом)...

[DavidTibet]

А что вы хотите оптимизировать ?
Если КСВ в полосе частот, то ответ будет зависеть от параметров КВП и длины рупора (придеться считать CST, HFSS ...).
Если нужно просто согласовать в одной точке, то длина вообще не важна, настроить,
(как и предлагает ув. Икомаков) можно практически в любом положении.

Пожалуй, так и сделаю, и не буду парить мозги ув. публике. Организую поршень (или винт сверху) и подберу нужное положение. И с софтом посижу (тут люди говорят, в FEKO штатный пример - как раз расчет рупора прямоугольного).

Хотя все-таки любопытно, есть ли какая-то теория на этот счет. Неужели только экспериментально подбирать или моделировать?

Сообщение отредактировал DavidTibet - Jun 21 2007, 01:49

[DRUID3]

Пожалуй, так и сделаю, и не буду парить мозги ув. публике. Организую поршень (или винт сверху) и подберу нужное положение. И с софтом посижу (тут люди говорят, в FEKO штатный пример - как раз расчет рупора прямоугольного).

Хотя все-таки любопытно, есть ли какая-то теория на этот счет. Неужели только экспериментально подбирать или моделировать?

Кстати, коли будет невпадлу, поделитесь результатами моделирования, настройки (с фото было бы вообще чудесно) и испытаний с форумчанами...

[Ya. Kolmakov]

Альберт же правильно написал про затухание высших типов мод. На сколько я помню их появление в раскрыве рупора приведет к повышению боковых лепестков. Так что теоретически эта часть должна быть бесконечно длинной, все остальное это компромис между допустимыми габаритами и техническим заданием.

[DavidTibet]

Так что теоретически эта часть должна быть бесконечно длинной, все остальное это компромис между допустимыми габаритами и техническим заданием.

Ага! А какие-нибудь условия по кратности полуволне или четвертьволне - они есть? Или прямо таки любая длина?

[Ya. Kolmakov]

Ага! А какие-нибудь условия по кратности полуволне или четвертьволне - они есть? Или прямо таки любая длина?

Если бы я рисовал этот рупор прямо сейчас в каком либо пакете моделирования я бы поставил для начала пол длины волны. По моему меньше не стоит, а больше без ограничений не соблюдая специально какую либо кратность. Ведь не будете же вы отмерять кратно длине волны кабель соединяющий источник сигнала и антенну. Но в то же время этим расстоянием наверно можно поиграть в плюс/минус добиваясь лучшего согласования.

PS Я в этом вопросе скорее теоретик, чем практик.

[Альберт]

Возникло несколько вопросов:
1. Какая полоса у сетей wi-fi?
2. Как вы счиатете длину рупора, т.е. где он у вас начинается и где кончается?
3. Какого фазового распределения вам надо добиться в раскрыве рупора?

p.s. Извиняйте, что долго отсуствовал т.к. бы в Тмьутаракани, где нет интернета.

[Mirabella]

Штук пять книг просмотрел (Краус, Кун, Ротхаммель, Маркувиц, Миллиган) - нигде внятного указания на длину волновода, который должен быть перед рупорной антенной, не нашел.

Уважаемый DavidTibet то, о чем идет речь, является коаксиально-волноводным переходом.
(КВП). Его использование не ограничивается рупорными антеннами, более того, в книжках про "рупорные антенны" чаще всего рассматривается рупор сам по себе, просто с отрезком волновода.
Поэтому Вам надо смотреть литературу по расчету и конструированию элементов волноводных трактов (конкретно -КВП). (Например Фельдштейна)
По сути: каких либо принципиальных ограничений на максимальную длину этого отрезка волновода нет.
Он может быть и метр и 100 метров, ограничения чисто конструктивные (и здравого смысла).
Это как коаксальный кабель -если волновое сопротивление без скачков, увеличение длины в согласованном тракте просто увеличивает тепловые потери.
На минимальную его длину ограничения имеются.
Если КВП предназначен для работы конкретно с рупорной антенной (а не с волноводом) можно взять это расстояние в пределах 1...1.5 длин волн, пусть лучше будет больше необходимого, чем меньше.

[andreysar]

Действительно, в данном случае мы имеем дело с классическим приемом, когда сложная задача разделяется на более простые. В конкретно этом случае на две: задачу собрать излучение с определенного направления пространства в волновод (или наоборот излучить) и задачу перейти с одной передающей (волновода) линии на другую (коаксиальную). Т.е. задачу проектирования антенны и задачу проектирования КВП (ну или ПВК если кто-то больше привык к такому сокращению).

Если у КВП будет хороший КСВн, то все равно какой длины брать волновод (если потери не волнуют).
Вместе с тем следует помнить, что КВП - это не просто штырь "засунутый" в короткозамкнутый вольновод (хотя конструкция КВП может быть и другой), но и некоторый участок волновода после него, на котором волна должна принять регулярный характер (это касается и рупора: антенна - это рупор + отрезок волновода).

Считается, что расстояние, на котором устанавливается регулярное распределение ЭМ-волны после неоднородности, должно быть хотя бы порядка длины волны, но иногда и намного больше или меньше (например, когда поперечные размеры передающей линии больше длины волны или намного меньше, то надо брать несколько этих поперечных размеров).

Так, что лучше взять по крайней мере 1-2 длины волны.

[Mirabella]

Вместе с тем следует помнить, что КВП - это не просто штырь "засунутый" в короткозамкнутый вольновод (хотя конструкция КВП может быть и другой), но и некоторый участок волновода после него, на котором волна должна принять регулярный характер (это касается и рупора: антенна - это рупор + отрезок волновода).

А еще не стоит забывать, что конструкция КВП связана с необходимой полосой рабочих частот.
Только для узкополосных устройств достаточно штыря в волноводе.
Чаще требуется многоступенчатый трансформатор. (см. Фельдштейн, Явич, Смирнов).

[Альберт]

Нашел:
1. по wi-fi:
http://www.efo.ru/cgi-bin/go?2667
http://www.hardwareportal.ru/Network/Wifi.l1/index.html
http://www.3dnews.ru/communication/asus_wl-500g/print
2. по wi-fi антеннам
http://mega-kom.ru/catalog/brands/58.html Две последние выполены на основе открытого конца волновода (если я не ослеп ).

А почему бы вам не попробовать построить антенну (например тот же волновой канал) в печатном исполнении?

[andreysar]

А еще не стоит забывать, что конструкция КВП связана с необходимой полосой рабочих частот.
Только для узкополосных устройств достаточно штыря в волноводе.
Чаще требуется многоступенчатый трансформатор. (см. Фельдштейн, Явич, Смирнов).

На сколько я знаю, КВП "на штыре" могут иметь очень даже неплохой КСВн во всей рабочей полосе частот прямоугольного волновода. Во всяком случае я таких переходов в руках держал, и много разных (в большинстве ЗИПов и измерительных комплектах советской СВЧ-измерительной техники применялись именно такие КВП). Более широкополосные Н-образные и П-образные КВП "на штыре" мне что-то не встречались (но мысль интересная, надо вообще попробовать прикинуть такой КВП).

Другое дело, что данная конструкция самая плохая в смысле электропрочности (горелых КВП "на штыре" я тоже в руках держал много). КВП типа "крест" тоже на большой мощности сильно греются (а бывают и плавятся). Ступенчатые переходы тут конечно же вне всякой конкуренции (они мне самому больше всего и нравятся). Но они и самые сложные в плане изготовления.

И, если штыревой, прикинув по справочникам необходимые размеры, можно сделать буквально "на коленке" (конечно параметры будут не ахти какие, но работать устройство будет, особенно если полоса нужна узкая и предусмотрена подстройка), то ступенчатый переход выпиленный рашпилем параметров не будет иметь никаких (если не случится чудо).

С уважением Андрей

PS: Вообще вопрос с широкополосностью достаточно сложный. Я знаю людей, считающих, что полоса в несколько процентов - широкая полоса, и знаю других (к которым и сам отношусь), которые считают октавную полосу хотя и широкой, но не очень. Так что вопрос широкополосности - дело вкуса и сугубо индивидуальный.

[navuho]

На сколько я знаю, КВП "на штыре" могут иметь очень даже неплохой КСВн во всей рабочей полосе частот прямоугольного волновода.

Эээ, раз пошли такие "глобальные" рассуждения (что есть очень хорошо!), я тоже 5 коп. кину.
Вопрос с КСВн достаточно сложный Я знаю людей, считающих, что КСВ<2 - это неплохо, и знаю других
(к которым и сам отношусь), которые считают КСВ<1.1 хорошим , но не очень.
Вообще вблизи частоты отсечки получить КВП с широкой (~ >5 %) полосой КСВ <1.1 практически невозможно.
Одна из уловок для расширения полосы - это сделать КВП нессиметричным, сместить штырь на ~ l/4 от центра (см. Харвей "Техника СВЧ").

[Альберт]

В принципе ширина полосы не такая уж большая (delta_f=85МГц при f_среднее=2442,5МГц), примерно 3.5 %. В данном случае, критерием широкополосности является обеспечение надежной передачи данных, т.е. чтобы спект сигнала сильно не искажался (хотя в такой полосе это врятли возможно )

[andreysar]

...Я знаю людей, считающих, что КСВ<2 - это неплохо, и знаю других
(к которым и сам отношусь), которые считают КСВ<1.1 хорошим , но не очень.
Вообще вблизи частоты отсечки получить КВП с широкой (~ >5 %) полосой КСВ <1.1 практически невозможно....

Согласен, что критерии "хороший" и "плохой" для каждого конкретного применения свои. Я об этом как раз и говорил.

И если в современных условиях проектировать КВП, то лучше делать его на ступеньках. Мы делали для себя такие КВП и КСВн во всей рабочей полосе волновода получался не хуже 1,2 (а в большинстве своем и лучше и без всяких подстроек), затруднюсь сейчас сказать было ли в полосе 5% КСВн лучше 1,1. Тем более, что коаксиал кончался нестандартным разъемом, и мерять приходилось с дополнительным переходом (были также другие КВП опять же с нестандартным коаксиалом обединенные с уголковым поворотом под 90 градусов - но там КСВН был уже похуже: 1,25-1,35).

Мне этих параметров хватает выше крыши, а кому-то может этого и мало (ну например для проведения каких-нибудь прецизионных измерений).

Вот только вопрос: имеет ли человек выход на механическое производство, позволяющее делать железки, все размеры которых закрыты сотками?


С уважением Андрей

PS:А кстати, зачем работать вблизи отсечки?

[navuho]

А кстати, зачем работать вблизи отсечки?

Прибор нестандартный - Cavity Beam Position Monitor, измеритель положения траектории
пролета электронного пучка на основе циллиндрического резонатора.
Основные ограничения - нагруженная добротность резонатора, внешние габариты,
в общем приходится проектировать КВП вблизи отсечки с КСВ < 1.05