Про це ми вже неодноразово згадували раніше та рекомендували стеки з коротких антен. Враховуючи, що кругова поляризація в спіральних антенах остаточно формується лише після 3-го оберту, маємо мінімальний компроміс від 4. При цьому, антени в стеку розносять на величину від однієї лямбди до півтора. Однак існує такий клас спіральних антен як багатозаходові, де кілька спіралей розташовуються між обертами один одного на одному бумі. Для перемикання поляризацій використовують зустрічне намотування, нас же цікавить отримати вдвічі більше "пiдсилення" (за потужністю) у тих же конструктивних габаритах.
Методика
Розглянемо варіант двозаходової спіральної антени з одностороннім намотуванням. Виглядає подібне намотування таким чином (див. фото нижче).
Вочевидь, що дві спіралі матимуть рівнозначне "пiдсилення" (рівна кількість обертів) і способи узгодження, але фази живлення їх змiщенi на половину довжини хвилі або λ/2 (пів-оберту), тобто на 180°.
- Мають однаковий фазовий центр
- Мають однакову полярiзацiю
- Розрахованi на один бенд
- Мають однаковий КНД
- Рознесенi у просторi мiнiмум на 1.5 лямбди для виключення взаємовпливу (не цей випадок)
- Пiдключенi до суматора фiдерними лiнiями однакової довжини
- В точці з'єднання двох портiв 50 Ohm отримуємо опір 25 Ohm
- Для узгодження з третім портом 50 Ohm використовуємо чвертьхвильову лінію з iмпедансом = sqrt (Z1 * Z2) = sqrt (25 * 50) ~ 35.35 Ohm
Zround = 138*lg(D/d)/√ε; (1)Zsquare = 138*lg (1.08*D/d)/√ε; (2)
dround = D / 10 ^ (Z / 138); (3)dsquare = 1.08 * D / 10 ^ (Z / 138); (4)
- Центральна частота роботи суматора, наприклад 433 MHz
- 3 порти суматора по 50 Ohm
- Iзолятор - повiтря
- Фактор уповільнення хвилі для повітря дорівнює 1.0001
- Чвертьхвильова лінія повинна мати iмпеданс = sqrt (Z1 * Z2) = sqrt (25 * 50) ~ 35.35 Ohm
- Задались внутрiшнiм дiаметром трубки чи квадрата D = 18 mm
- Зовнішнiй діаметр трубки dround = D / 10 ^ (Z / 138) = 18 / 10 ^ (35.35 / 138) = 9.9 mm
- Зовнішнiй діаметр квадрату dsquare = 1.08 * D / 10 ^ (Z / 138) = 1.08 * 18 / 10 ^ (35.35 / 138) = 10.7 mm
- Довжина внутрішньої чвертьхвильової трансформуючої лінії = 300 / (4*433*1.0001) ~ 173 mm
Нюанси по суматорам
- Чи можна підключити дві антени різних діапазонів на один вхід чи вихід суматора? - Ні. Потрібен дуплексер
- Чи можна підключити через суматор дві однакові антени, але у різних поляризаціях? - Можна. Але результат залежатиме від довжин кабелів (кратність довжини хвилі)
- Втрати сигналу на суматорi/дiльнику Pm/Nout портiв? - Нi, власнi втрати на суматорi/дiльнику не перевищують 0.1..0.3 dB при якiсних конекторах та ЕМ ізоляції. А ось сам сигнал розподіляється по портах залежно від коефіцієнта поділу. У разі рівності поділу потужності по двум портам буде -3 dB
- Чи можна підключити через суматор спрямовані антени одного бенду у різні боки? - Можна. Працює чудово
- Чи можна підключити через суматор дві спрямовані антени в один бік або спрямовану та всеспрямовану (колiнеар)? - Можна, але потрiбне правильне фазування. Якщо цього не зробити, то може вийти зворотний результат і дві антени заглушать одна одну
Для розв'язки портiв можна скористатися циркулятором або гібридним спрямованим відгалужувачем (кільцевим гібридним мостом загальною довжиною 1.5 λ). Наприклад, при живленні такого мосту з боку порту 1 потужність буде ділитися порівну між портами 3 і 4, але взаємний зсув сигналів φ сигналів між портами складе якраз величину:
φ = φ1-4 - φ1-3 = 270 - 90 = 180 °
Розв'язка між портами 3 і 4 при виконанні коаксіальною лінією імпедансом 70.7 Ohm для 50-омних портів складе близько 20 dB, тобто у 100 разів за потужністю. Та й смуга пропускання ~10%. Негусто, вірно.
Для порівняння, у тих же Hybrid coupler на МПЛ від горезвісної Anaren величина розв'язки має той самий порядок, проте смуга більше 50%. Для підвищення розв'язки до величини 30-40 dB зазвичай проектують потрійне гібридне кільце. Однак, якщо ви не італійський qrp-іст з кіловатами, то величина більш ніж прийнятна для нормального відпрацювання замикаючих захисних p-i-n діодів та амплітудного обмежувача на зустрічно-паралельних діодах на вході приймача. Майте на увазi, що довжина оберту (периметр) у таких спіралях однакова.
Виготовлення гiбрiдного кiльця
Доречі, Краус згадує варіант простого з'єднання двох спіралей в одну точку до рефлектора. Зсув фази реалізований напуском другої спіралі на пів-оберту.
Під питанням така реалізація з 2-х обертiв:
Постскриптум
- Як правильно тестувати антени
- Робота РЕБ та PEP в комплексi та захист PEP приймачiв вiд впливу РЕБ в ближньому полi
- Завади для керування БПЛА. На сьогодні існує кілька видів атак на Lora
- Для чого розносити РЕБ та РЕР в просторi та за часом
- LR-FHSS. Як працює ППРЧ в Lora
- Запис сигналу БПЛА Суперкам для перевірки детекторів дронів
- SAW (ПАВ) фiльтр для збiльшення дальностi польотiв БПЛА
- P-I-N діоди, чи все так просто (звичайнi, обмежувальнi або RF лiмiтери)
- Модулi завад РЕБ та проблематика гонки дiапазонiв
- Автомаяк в FM при виявленнi в спектрi на Lora та вiдео з БПЛА
- Про фiдер замовте слово...
- Як скласти сигнали спіральних антен з одностороннім намотуванням або антен лiнiйних полярізацiй
- Індуктивності та BIAS дроселi, чи все так просто?
- Не забувайте пiдтягувати потенцiали вiльних пiнiв власних девайсiв
- Як оцінити підсилення рупорної антени
- Приклад, коли лiмiтер лiплять прямо в саморобну антену для PEP
- Антени для PEP детекторів дронів. Рекомендації щодо застосування
- Передача відеосигналу PAL, NTSC, SECAM, D/D2-MAC з HackRF
- Кориснi ресурси та лайфхаки з HackRF для РЕР