иное
Як скласти сигнали 2-заходних спіральних антен з одностороннім намотуванням
72Дополнительная информация: raxp2.blogspot.com (по запрошенню)
Всі питання на пошту [email protected]
Як ви вже знаєте, однією з особливостей Helical є досить малий приріст "пiдсилення" на оберт після 6-10 (залежить вiд бенду) оберту. Наприклад, для частоти 433 MHz порядку напівдецибелу (0.51 dB) і збільшення пiдсилення ще більше зменшується з кожним наступним обертом. Щоб отримати приріст потужності вдвічі (+3 dB) потрібно додати +10 обертiв до поточних шести обертів. Що недоцільно як з точки зору збереження конструктивної жорсткості, так і перевитрати матеріалів у такій спіральній антені.
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°.
Пояснимо взаємозв'язок векторів лінійних компонент та вектора кругової поляризації - зверніть увагу, що за період несучої вектор круговий здійснює один оберт. Таким чином, для синфазного складання сигналів з двох спіралей у такій антені необхідно затримати один із сигналів на половину періоду або λ/2. Здавалося б, взяти суматор/дільник, робити зсув по фазі і все "шито-крито". Тільки собака порився в тому, що нам треба максимально розв'язати порти живлення один від одного.
Робота гібридного кільця
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.
p.s.: доречі, Краус згадує варіант простого з'єднання двох спіралей в одну точку до рефлектора. Зсув фази мабуть реалізований напуском другої спіралі на пів-оберту. Під питанням така реалізація
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°.
Пояснимо взаємозв'язок векторів лінійних компонент та вектора кругової поляризації - зверніть увагу, що за період несучої вектор круговий здійснює один оберт. Таким чином, для синфазного складання сигналів з двох спіралей у такій антені необхідно затримати один із сигналів на половину періоду або λ/2. Здавалося б, взяти суматор/дільник, робити зсув по фазі і все "шито-крито". Тільки собака порився в тому, що нам треба максимально розв'язати порти живлення один від одного.
Робота гібридного кільця
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.
p.s.: доречі, Краус згадує варіант простого з'єднання двох спіралей в одну точку до рефлектора. Зсув фази мабуть реалізований напуском другої спіралі на пів-оберту. Під питанням така реалізація
