Тема: HFSS. Вопросы по антенне 868 МГц
Опции темы
Поиск по теме
HFSS. Вопросы по антенне 868 МГц
Привет уважаемым донам!
Увидел подобную антенну у одного из производителей и захотелось мне такое повторить. Без малейшего понятия, под патентом она или ещё под чем — я продавать не собираюсь. Поэтому мне ровно.
Итак, создал её в HFSS.Через Optimetrics оптимизировал её 5 дней и 6 ночей. Контролировал оптимизацию по графику S(1,1). Но ниже -3.75 дБ график упорно падать не хотел. И то это было где-то в стороне.
Поэтому пришлось ухватиться за рычаги и заняться ручным управлением процесса. В результате через время, многократно меньшее, чем потребовалось Optimetrics не добиться ничего, получилось вот так.Дальше полировать я уже не стал. Вроде и так хорошо.
Но где же вопрос? Построил график сопротивления Z(1,1).
Ровно 50 Ом. Но так ведь не бывает? Меня вот что смущает: Z(1,1) — это точно входное сопротивление?
«Бублик» коэффициента усиления.
Так повторили её, что еще надо?
Ведь параметрами вы не заморачивались, цели достигнуть комплекс параметров не ставили.
Она может для чего то, неизвестного вам, и хороша, а для обычных применений она по полосе,
повторяемости в металле и т. п. годится лишь во вторцветмет.
Точно. Но .
У вас на графике две линии, re — активная часть (реальная) и im — реактивная (мнимая)часть
комплексного входного сопротивления Z. Само Z равно корню из суммы квадратов re и im
Последний раз редактировалось ra6foo; 18.05.2021 в 22:53 .
да, Z это матрица комплексных чисел многополюсника. Для 1-полюсника размерность матрицы 1х1, т.е. одно комплексное число.
В полярной нотации Z = 50 + ∠o
В прямоугольной нотации Z = 50 +j0
Смущает что спиралька над землёй не может дать 50 Ом? Ну так это ж не четверть-волновый штырь над симметричной землёй. Это хз-сколько штырь, частично закручен в спираль над укороченной нерегулярной землей. По сути некоторый деформированный вариант диполя. Если полуволновый диполь может дать 71 Ом, то почему деформированный не может дать 50 Ом. Всегда есть некоторая промежуточная форма между крайностями — 71 Ом максимально распрямленный максимально тонкий диполь и 35 Ом четвертушка над бесконечной землей. Где то между 35 и 71 Ом всегда лежит и 50 Ом
В любом случае это модель пока что «сферический конь в вакууме». Чтобы запитать реальную антенну нужна или полосковая линия или коаксиальный кабель. В модели её пока нет. После добавления в модель любой линии передачи она изменится. Если линия передачи трехпроводная, то третий провод ещё и будет частью антенны и резко изменит её параметры
Кроме того, что касается точности моделирования импедансов и диаграммы направленности.
При 3D-моделировании сильно излучающих структур (если в излучение у многополюсника уходит более 20-30% энергии), к которым по определению относятся антенны (в идеале там до 100% уходит в излучение, за минусом тепловых потерь и перетекания энергии в другие порты если такие есть и в RLC сосредоточенные нагрузки) — форма и размеры граничного условия на излучение должны быть крупными, расстояния границы расчетной области до металлических предметов надо не менее 0.5 лямбды.
Например если моделировать тонкий полуволновый диполь, то при диаметре шара 1 лямбда (1/4 лямбды от торца диполя) при
настройках по умолчанию дает направленность 2.55 dBi и Z = 64.5 +j0 Ом
Если увеличить диаметр шара ГУ чтобы от торца диполя до поверхности было 0.56 лямбды (диаметр шара 1.6 лямбда) то направленность 2.13 dBi и сопротивление 71 Ом
При зазорах менее 1/4 лямбды (для обычных неизлучающих структур рекомендуется не менее 1/8 лямбды) погрешность метода МКЭ резко ухудшается, если структура излучает более 20%
Последний раз редактировалось plyrvt; 19.05.2021 в 10:05 .
Источник
Тема: Антенна BY-868-02 SMA-M — диполь или штырь?
Опции темы
Поиск по теме
Антенна BY-868-02 SMA-M — диполь или штырь?
Данная тема сопряжена с этой
http://www.cqham.ru/forum/showthread. -868-%CC%C3%F6
Приехала такая антенна
Подключил её к «народному» антенному анализатору и получил следующее:Вынес антенну с помощью кабеля 20см (кабель не калибровался):
Как по мне, оба результата фуфло. Вопрос в чём: на целевом устройстве необходимо оставлять земляной полигон или нет? И другой вопрос: есть ли методика подбора ре активностей, чтобы довернуть входной импеданс до 50 Ом на целевой частоте?
Внутренности антенны есть? Как я понимаю это просто штырь, механически соединен с SMA для крепления.
Само по себе это не антенна и к кабелю снижения соединяться не может.
Антенной является система «устройство (все земляные полигоны или корпус) + этот штырь»
Импеданс этой системы в первую очередь зависит от размеров и формы корпуса.
SMA штекер в этой конструкции играет чисто механическую роль и не является выходом на несимметричную линию передачи 50 Ом.
23 -j59 это свойства этой черной коробочки. У другой коробочки будут другие свойства
вот пример земляного полигона Baofeng UV5R и подбора к нему «спицы» в качестве ответной части антенны чтобы получить резонанс на 440 МГц
При малейшем изменении формы или размеров земляного полигона рации — резонанс сильно уплывает и требуется уже другая длина спицы (или компенсировать её какими-то согласованиями)
Трансформировать импеданс всегда можно, методик навалом (от дедовских диаграмм Вольперта-Смита или калькуляторов встроенных в MMANA/4NEC и до автоподбора в анализаторах цепей, которых есть множество)
Отрицательная реактивность на первой фотографии скорее всего значит что резонанс находится выше по частоте, т.е. корпус N1201SA слишком крупный для 868 МГц (при таком положении штырька относительно корпуса).
Измерить какой будет импеданс при соединении с корпусом вашего устройства весьма сложно (и он будет сильно изменяться когда форма и размеры земляного полигона корпуса изменить — например коснуться его металлическим предметом, например каким-либо проводником который вы будете соединять к устройству).
Чтобы провести такое натурное измерение надо в месте соединения штыря и земляного полигона устроить балун, сделать отвод (который бы не взаимодействовал с излучением антенны, что не для всякого земляного полигона в принципе возможно) и откалибровать reference plane на точку сразу за балуном. Это почти нереально.
Но можно просимулировать ваш корпус с известным штырем и получить в симуляции сколько там будет в точке соединения.
Реактивность проще убрать просто изменив длину штыря. Трансформацию импеданса или LC или на полосковой линии (если габариты позволяют)
Чтобы наверняка убедиться что BY-868-02 SMA-M просто штырь а не антенна — коснитесь любым металлическим предметом N1201SA. Если импедансы сильно двигаться — значит антенной является измерительное устройство
Симуляция с учетом земляных полигонов изделия делается примерно так:
https://ypylypenko.livejournal.com/89450.html
Последний раз редактировалось plyrvt; 24.06.2020 в 12:45 .
Источник
Антенны для маломощных беспроводных систем
Небольшой обзор основных типов антенн, используемых в радиосистемах диапазона 433-866 МГц малого радиуса действия подготовили инженеры фирмы Telecontrolli. Поэтому в тексте и в иллюстрациях вы встретите ссылки на изделия, производимые этой фирмой.
Введение
Антенна – важнейший элемент маломощных беспроводных систем, в первую очередь определяющий их радиус действия. Передать информацию на значительное расстояние без антенны невозможно. В то же время, из всех элементов беспроводных систем, антенна труднее всего поддается расчету и оптимизации.
Кроме того, характеристики антенн сильно зависят от множества факторов, таких как диэлектрическая проницаемость материалов, близость и характер расположения других элементов. Наконец, измерение характеристик антенн требует наличия сложного и дорогостоящего оборудования, доступного далеко не всем.
В статье дается краткий обзор основных типов антенн, используемых в маломощных беспроводных системах.
Штыревая антенна
Простейший тип антенны – штыревая антенна. Эти антенны применяют, как правило, там, где радиус действия радиосистемы имеет первостепенное значение.
Штыревая антенна представляет собой четвертьволновый отрезок прямого провода или стержня (Рис. 1), подключаемого непосредственно к выводу RX/TX. Резонансная длина четвертьволновой штыревой антенны может быть вычислена по формуле:
L (см) = 7500 / частота (МГц)
Длина четвертьволнового отрезка для частоты 433.92 МГц равна 17 см.
 |
| Рисунок 1. |
Эта формула может служить лишь отправной точкой расчетов, так как антенна может быть короче, если стержень слишком толст или имеет какое-либо покрытие. Если же область «земли» на печатной плате слишком мала, антенну, возможно, придется делать длиннее.
Такие антенны очень просты в настройке – достаточно лишь слегка изменить длину провода.
Если антенна устанавливается на удалении от приемного/передающего модуля, для подключения можно использовать кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (Рис. 2).
 |
| Рисунок 2. |
Экранирующая оплетка кабеля должна быть припаяна к «земле» возле антенного вывода модуля.
Штыревую антенну можно, также, изготовить в виде дорожки печатной платы (Рис. 3).
 |
| Рисунок 3. |
Длина дорожки должна быть на 10-20% меньше, чем дают расчеты. Насколько меньше – зависит от типа диэлектрика и толщины печатной платы. Если устройство портативное, антенну надо делать чуть короче, чтобы компенсировать влияние рук.
Дорожку антенны проводите на плате на расстоянии не менее 5 мм от остальных цепей.
Спиральная антенна
Спиральная антенна изготавливается, как правило, намоткой отрезка стального, медного или латунного провода (Рис. 4).
 |
| Рисунок 4. |
Из-за высокой добротности спиральных антенн их полоса пропускания очень мала, и межвитковое расстояние оказывает на характеристики антенн значительное влияние.
Число витков зависит от диаметра провода, диаметра намотки и межвиткового расстояния. Проще всего необходимое количество витков определять экспериментально, первоначально сделав антенну заведомо большей длины и укорачивая ее до обнаружения резонанса на требуемой частоте. Точная настройка антенны выполняется сжатием или растягиванием спирали.
Для изготовления антенны на частоту 433.92 МГц необходимо намотать 17 витков эмаль-провода диаметром 1 мм на оправке диаметром 5 мм и растянуть катушку так, чтобы ее длина равнялась 30 мм.
Большим недостатком спиральных антенн является их высокая чувствительность к любым предметам, подносимым к антенне, в частности, к рукам, поэтому такие антенны плохо подходят для портативной аппаратуры.
Рамочная антенна
Рамочные антенны находят применение, в основном, в передатчиках, в особенности, когда критичны размеры и вес конструкции. Рамочные антенны изготавливаются как часть печатной платы. Один конец антенны заземляется, а другой подключается к выводу TX/RX через конденсатор (Рис. 5). Конденсатор используется для согласования и настройки антенны.
 |
| Рисунок 5. |
Существенным преимуществом рамочных антенн является их слабая чувствительность к влиянию рук и независимость от топологии «земли». По этой причине рамочные антенны широко используются в передатчиках дистанционного открывания ворот, автосигнализациях и т.п.
Конструируя рамочную антенну, старайтесь сделать ее как можно больше, так как маленькая антенна имеет плохое усиление и очень узкую полосу пропускания. Крайне важна правильная настройка антенны. Для настройки часто используются подстроечные или постоянные конденсаторы.
Сравнение антенн различных типов
Подводя итог, можно сказать, что штыревая антенна имеет наибольшие физические размеры и должна использоваться там, где радиус действия имеет первостепенное значение.
Спиральная антенна является неплохим компромиссом, в особенности в тех случаях, когда важны габариты устройства. Конструкция должна заключатся в корпус, и может быть сделана весьма компактной. В установке и настройке спиральные антенны сложнее, чем штыревые, так как на них оказывают сильное влияние соседние объекты.
Рамочные антенны из всех рассмотренных имеют самый маленький радиус действия.
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Источник