Как разработать панельную антенну на 3ГГц? Интересуют приемущественно контрукции на печатной плате, я когда-то видел так называемые фазированные антенные решетки, как печатная плата с полосками. Как расчитать такую антенну? Кто уже делал такие конструкции? Где посмотреть конструкцию разобранной панельной антенны? Нужно усиление не меньше 20ти dBi

Поскольку я имел некоторое отношение к этому дело, то вот мои соображения.
В этом деле мне очень нравиться использовать Zeland IE3D. Там и пример есть соответствующий, если не путаю чего. Варианта основных два: решетка печатных излучателей и решетка антенн бегущей волны.

1) Решетка печатных излучателей
Искать в гугле по "patch array antenna". Например, эта статья
Антенна состоит из дерева делителей мощности и решетки излучателей. Например, с помощью программы FAZAR выбираете закон амплитудного распределения в решетке и требуемый шаг излучателей. По требуемому амплитудному распределению в решетке считаете коэффициенты деления в дереве. Придумываете излучающий печатный элемент что бы он вписывался в элементарную ячейку. Согласовываете его на 50Ом (или иное). Считаете отдельно решетку, отдельно дерево, а потом при наличие соответствующих вычислительных мощностей и все вместе. Оптимизируете все до нужных кондиций.

2) решетка антенн бегущей волны (series-fed microstrip patch array)

С этими антеннами я дела толком не имел. Но идея синтеза тоже незамысловата.
Антенна состоит из решетки линеек печатных излучателей, возбуждающихся последовательно. Так что в одной плоскости амплитудное распределение создает делитель на N каналов. А в другой плоскости - распределение излучаемой мощности в линейке. Синтез линейки (в общем виде) можно найти в книге Р.Кюн "Микроволновые антенны" (есть PDF в сети). Там рассматривается волноводный случай, что не принципиально.

Вообще по этому вопросу рекомендую книгу R. J. Mailloux "Phased array antenna handbook", Artech House, 2005 (в сети есть PDF).

Что-то я гуглил и R. J. Mailloux "Phased array antenna handbook", Artech House, 2005 так и не нашел...

Р.Кюн "Микроволновые антенны" тоже...

еще хочу Array and Phased Array Antenna Basics by Hubregt J. Visser, но тоже нету.

Так надо в ослике искать...
Если что, я вам закачаю куда скажите.

Так закачайте на рапидшарик, чего ж я мучаюсь

Закачаете?

Да. Не беспокойтесь... К 22 закачаю кюна и Phased array antenna handbook. Ссылки будут здесь и в топике про литературу.

Р.Кюн "Микроволновые антенны"
http://rapidshare.com/files/12424238/Kun_M...Antennas_Ru.rar

R. J. Mailloux "Phased array antenna handbook", Artech House, 2005
http://rapidshare.com/files/12419895/Phase...na_Handbook.rar

Могу посоветовать сначала отработать один МП излучатель и его согласование, а потом строить ФАР на его базе.
И думаю текстолит или гетинакс никак не пройдут, особенно для 20дБ и на 3ГГц.
Успехов!

Любопытный диссер. в т.ч. по теме:
Ссылка
Особенно chapter 4.
Получить 20 дби в полном планаре (т.е. только на двухстороннем диэлектрике) практически на грани возможного. В первую очередь из-за взаимного сильного влияния цепей питания и самих излучателей. Лучше разделять из либо экраном, либо расстоянием (правда, тогда планара не получится). Да и количество излучателей для 20 дби будет порядка 30 и более. Считать, действительно, лучше всего в IE3D.
Проблем будет очень много. От души - удачи!

Если сделать размер платы 450 на 400мм и сколько угодно много излучателей то можно? Какой текстолит нужен?

Где бы найти книжку на русском на эту тему? Начинать с нуля на английском тяжеловато...

Ну если считать, что расстояние между излучателями 0.4 длины волны, то 10 на 10 влезет. Вам нужен не текстолит, а СВЧ пластик с тангенсом порядка 0.001. Иначе в делителе будут приличные потери набегать.


Вот уж не знаю...

Закачал книгу. Там вам будет много полезного.
Hubregt J. Visser, "Array and Phased Array Antenna Basics", John Wiley & Sons, 2005
http://rapidshare.com/files/12596183/Array...enna_Basics.rar

Спасибо!

А мне смогу изготовить такую панель из СВЧ пластика производители печатных плат?

Да, вроде у всех есть теперь эта услуга. Вот у Резонита, например тут

Тем более можно постараться сделать такую топологию, что бы изготавливать 4 четвертушки и потом собирать их. А запитку делать из центра коаксиалом.

Мне нужно одним куском, так чтобы сзади впаивался SMA коннектор. Какие есть способы, чтоб не увеличивая размер панели, максимально увеличить усиление антенны?

Ну природу не обманешь. Нодо или площадь увеличивать или в высоту наращивать, т.е. делать многослойную структуру с директорами.

Я прикинул в FAZAR вашу антенну. Правда размеры патчей взяты на обум, но это пока не принципиально. С равномерным распределением амплитуд получается нужное вам усиление. Остается понять какой вам необходим уровень боковых лепестков.

======================================
FAZAR.DAT 22.01.2007 10:29:08
==========================================
Частота f, ГГц = 3.000
Длина волны 300/f, мм = 100.000
Общее число излучателей: n = 100
Число излучателей по X: nx = 10
Число излучателей по Y: ny = 10
Размер излучателя по X, мм = 30.0
Размер излучателя по Y, мм = 30.0
Шаг решетки по X, мм = 40.0
Шаг решетки по Y, мм = 40.0
Наклон ДН по X, град = 0.0
Наклон ДН по Y, град = 0.0
Наличие подложки:
(0-нет, 1-есть) = 1
Толщина подложки ,мм = 1.0
Вид ампл. раcпределения:
0-равномерное,
1-парабола на пьедестале,
2-косинус на пьедестале,
3-Дольф-Чебышева,
4-ручной ввод в таблицу = 0
Форма решетки:
0- прямоугольная,
1- круглая (овальная) = 0

Вот, кстати образец для подражания с сайта Zeland (http://www.zeland.com/ie3d.html)

Какое оптимальное расстояние между излучателями и экраном, от чего оно зависит?
Я вот думаю может сделать на двух кусках СВЧ пластика и последний закрутить N-type разъем, а пипсик соединить с первым слоем, он ведь длинее...

Я точно не знаю, но ход мысли тут такой. Экран (эл. стенка) эквивалентна расположению второго диполя на расстоянии 2h от первого. При этом они "мешают" друг другу. Поэтому оптимальной является магнитная стенка, которую делают с помощью всяких резонансных структур. Но чаще всего стараются сделать "толстую" подложку. Однако в "толстых" подложках могут возбуждаться паразитные поверхностные волны, а так же высшие моды в микрополоске. Так что обычно используют подложки толщиной 1-2 мм с малой диэл. проницаемостью.

Так как же лучше сделать?

Для тренировки лучше делать по простому
Берете материал с диэл. проницаемостью около 2 и толщиной около 1 мм. Проще для начала обсчитать антенну с равномерным параллельным возбуждением излучателей (с делителями как на картинке с Zeland-а). Я так думаю, что у вас связная антенна и пока на уровень боковых лепестков можно забить.
Считаете 1 излучатель в элементарной ячейке с соответствующими граничными условиями. А потом в пространство между линейками излучателей выписываете делитель. Затем смоделируете одну линейку излучателей. А потом можно и всю антенну целиком промоделировать.

Как насчет использования для расчета антенн Microwave Office или Microwave Studio? Вообще что лучше купить если планируется работать над антенной и СВЧ платами? Что проще освоить?

Сколько стоит IE3D?

Для таких задач IE3D, скорее всего оптимальное решение. Однако она достаточна "корява" с точки зрения интерфейса. В Microwave Office удобно было бы разработать делитель. В Microwave Studio можно обсчитать один патч или линейку излучателей. Завистит от доступных вычислительных ресурсов. А вконце концов знать надо все!

Если вы всерьез озаботились покупкой лицензионного софта, то, наверно, Microwave Studio или HFSS было бы оптимально. Хотя если будите работать только с планарными устройствами, можно и IE3D. Но это десятки тысяч долларов!

На счет цены лучше узнать у дилеров, наподобие ЭлекТрейд-М

OFF
Для общего развития следует отметить, что еще есть не совсем планарные антенны с квазиоптическим возбуждением. Однако, такя схема эффективна на высоких частотах. См. работы проф. Wolfgang Menzel, например эту или эту.

kstati, a kakaia poliarizacsiia y antenny? esli krygovaia, to ochen tyazhelo bydet na odnosloinoi substrate.

hotelos' bu polosy propyskaniia yznat'. Mikropoloskovaia antenna, dovol'no yzkopolosnaia, poetomy kak drygie avtory rekomendovali, v slychae shirokoi polosu nado bydet k drygim metodam pribegat.

A po povody tangensa poter, dlia 3GHz, to 0.001 eto kryto, dorogo, i v princsipe mozhno i 0.002 i vushe oboitis'.

Только сейчас дошли руки посмотреть вашу ссылку. Очень интересно!
Eduard_k, присмотритесь к этому решению.

1. Как формируется поляризация панельной антенны? Как можно сделать переключение поляризации вертикальная/горизонтальная?
2. Если панельная антенна и приемопередающий тракт расположены в одном пластиковом корпусе, как они будут влиять друг на друга?
3. Какой пластик имеет хорошую электромагнитную проницаемость?

1. Как формируется поляризация панельной антенны? Как можно сделать переключение поляризации вертикальная/горизонтальная?
Поляризация, естественно, задается поляризацией отдельного излучателя. Переключение делают с использованием печатного квадратного излучателя с ортогональным возбуждением и переключением соответствующих возбуждающих линий.

2. Если панельная антенна и приемопередающий тракт расположены в одном пластиковом корпусе, как они будут влиять друг на друга?
Ну сами блоки (УМ и МШУ) обычно делают в отдельных корпусах. А если это все не экранировано, то я не знаю...

3. Какой пластик имеет хорошую электромагнитную проницаемость?
В смысле радиопрозрачные? Надо что бы eps была минимальна и/или толщина крышки. Т.е. или вспененные диэлектрики или текстолит, фторопласт и т.д.. Лучше, конечно, последнее моделирование делать с крышкой.

Радиотракт экранирован но PCB с ним будет установлена в одном корпусе за антенной. Что вы думаете?

Что такое EPS? Что вы думаете по поводу ABS пластика? Подскажите где можно больше узнать про виды пластмасс их параметры, а также правила проектирования корпусов из пластмассы.

Да ничего не будет. Обычно печатную антенну привинчивают к мет. корпусу. Таким образом обеспечивается хорошее заземление. А в корпусе уже разводят радиотракт. Потом еще антенну закрывают обтекателем (крышкой).


eps - в смысле относительная диэлектрическая проницаемость. Про пластмассы ничего не скажу, не в курсе.

PS. А с антенной то у вас как? Готова? На каком варианте остановились, если не секрет?

Пока никак, не знаем что купить для моделирования и дальнейшей работы над СВЧ платами в одном пакете.

Поюзай крякнутые пакеты и реши какой больше подходит.

Можно ли всю работу по проектированию таких антенн выполнить на HFSS?

Теоретически - да, практически - очень нерационально.

Как бы вы поступили, так чтобы было рационально? Почему?

Какой пакет будет более универсальным для всего процесса? Ведь если мы будем покупать то только один пакет.

Конкретно для данной задачи (планарный узкополосный массив с планарным же питанием) оптимальный выбор из того, что я знаю - IE3D.
Возможно - FEKO, но с ним я практически не работал. Чужие отзывы весьма положительны.

Почему HFSS не рационально? Чего в нем нет?

В нем есть все. Только, если использовать его для расчета и, упаси Боже, оптимизации 20-40 элементного массива с цепями питания, запустив симуляцию, можно спокойно писать в завещании внукам напоминание о том, чтобы не забыли посмотреть результат.

На сайте Zeland`а я так понимаю можно скачать демо-версию IE3D, а где взять нормальную версию + лекарство?
Существуют ли какие-нибудь книги, мануалы по IE3D? Я что-то по нему вообще ничего не могу найти.

Так на сервере лежит: /upload/RF&Microwave/Zeland.Product.Suite.V10
Там и мануал к нему есть. Но программа требует внимательного изучения.

Я бы еще хотел рассмотреть возможность о использовании внешнего интелекта для решения нашей задачи.

Может быть на форуме есть представители, которые смогли разработать нам Patch антенну на 24-27dBi за определенную плату? Предложения прошу в личные сообщения, буду рад рассмотреть их.

господа а как будит влиять на диаграмму направленности изгиб антенны (панельной), тут встретил несколько вариантов фабричных антенн, с линзой из полистирола,

Тоже интересует. Может спустя годы у конить есть ответ или просто поделитесь мыслями по вопросу.
Спасибо.

как, как.. развалится вся диаграмма... чтоб собрать всё в кучу нужно будет амплитудное и фазовое распределение изменять.

Не знаю про изгиб панельной антенны, но вот пенополистирольная линза (марки ПС*), вставленная в рупор, очень хорошо собирает наверху, и, например, в одном конкретном случае прирост усиления на 18 ГГц составил 6 дБ.

Здравствуйте!

Плата таких размеров из FR-4 это дорого, если вы в масс-продакшн хотите.
Корпус из ABS-пластика - нормально на этих частотах, но крышку учесть будет нужно.
Линза на этих частотах толстая должна быть, чтобы заметно сфокусировать хоть что-то. В печатном виде ребята что-то а-ля Вивальди+Люнеберг делали, но там размеры линзы приличные (http://www.radiotec.ru/catalog.php?cat=jr1&art=10874).
Усиление большое, конечно, для спутниковой связи делают подобные вещи, но не за деньги, которые можно увидеть от форумчан)) параболик, и вперед))
Сам делал 20 дБи по технологии лазерной резки для бестера. Если использовать параллельно-последовательное питание, не очень легко фазы выровнять, там оптимизировать да оптимизировать, да следить, чтобы конструкция устойчивой к технологическим допускам оказалась..

Как-то так..

Толщина линзы зависит от частоты ровно так, как от нее зависит диэлектрическая проницаемость ее материала - т.е.практически никак:о)
Как-то так.. :о)

2 dabbler:

Если это троллинг, то оччень толстый))

Вот, например, уважаемые люди с вами не согласились бы))
ftp://esl.eng.ohio-state.edu/pub/people/d...ns/00910531.pdf

Да и AFK выше указал, что собирает линза хорошо лишь наверху, а 18 ГГц - это, мягко говоря, далеко от намерений ТС.

Я и статью привел в Радиотехнике, посмотрите, какую толстую линзу люди на полосках делали в L- и S-bands. Тоже специалисты не последние в антенной технике.

на 3 ГГц я с EVS согласен, 20 дБ в полном планаре на плате - на грани возможного

Всего прошло ПЯТЬ ЛЕТ и ответ на вопрос готов