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[天线仿真] 以仿真实验的角度看待趋肤效应+双菱振子240mm的优化数据

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发表于 2014-12-19 15:26 |显示全部楼层
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本帖最后由 rainfly1981 于 2014-12-22 09:04 编辑

       昨日看完识宝专家的帖子我识宝专家对【双菱天线折角问题】的论证看法有了一些联想,昨晚在网上查找了资料,今天一忙完手头的工作,就开始建模仿真。
       先给大家做个参考;先说下趋肤效应,前几天我仿真过一款5.8G的双菱天线,发现在不改变振子、反射板的尺寸前提下,通过改变丝径的大小(增大表面积)增益有细微的改变,驻波比下凹曲线中心点,逐渐平移向5.85GHz这个中心点靠近、且在这个过程中驻波比下凹曲线不会发生畸变。当时我就在想这难道是“趋肤效应”的体现。于是又建立了一个仿真模型,是2.4GHz的双菱。参数如下
1、为了两个问题一起说明振子总长取(娶)240mm,优化后的每边长自馈电点开始(29mm-31mm-31mm-29mm-29mm-31mm-31mm-29mm);
2、振子中心与反射板的上表面间距(本贴中之后简称“振板间距”)15mm;
3、反射板尺寸140X100X1mm(厚度不是硬性要求);
4、馈电间距2.8mm,
5、反射板与振子的几何中心对齐。
       先进行1.76丝径的仿真(R=0.88mm)
增益是10.20

VSWR最低值2.4172GHz时1.0511

回波损耗

我将模型的振子内部掏空只留0.02mm的表层
这样按照趋肤效应理论、如果理解无误;应该在导体极薄的表层传导,那么两次仿真的以上三组数据应该变化极小;
来看看结果
增益是10.20


VSWR最低值2.42072GHz时1.052

回波损耗

看来除了驻波比参数有细微变化。其他参数无变化。
于是我改变丝径增至2.24(R=1.12mm)对比数据如下图:
增益10.185(实心)

增益10.185(空心)皮厚0.03mm

VSWR最低值2.4276GHz时1.0856(实心)

VSWR最低值2.4276GHz时1.0856(空心)皮厚0.03mm

回波损耗

回波损耗皮厚0.03mm

    以上实验证明,高频电磁波存在趋肤效是正确的,且丝径越大增益微降(0.02dBi)驻波比VSWR曲线还会变好,使得在2.4-2.5GHz均在1.45以下(说明天线的工作带宽加宽),仿真试验中我又割去了双菱上的任意一点表层三项参数马上变差,2.4-2.5GHz趋肤效应作用层的厚度大概在0.02-0.03mm。
如此的薄!!!
    难怪我自己自制的mini双菱,虽然仿真值高于三铜片,但是实际每次测试的增益都要低于三铜片
因为我在加工时动用了锉刀,破坏了铜丝的表面(具体的测试看11.11光棍节三款天线测试+天线防锈绝对简单方便,材料易获得,对天线的各项性能无...)。
    请大家在制作铜丝系列天线时慎用锉刀!   
    再来看看识宝专家提供的数据240mm的振子总长,数据是对的。在进行优化后的每边长自馈电点开始(29-31-31-29-29-31-31-29);馈电间距中心距2.8mm时驻波比目前来看是最优的。
    谢谢大家!
    请看后回帖,发表意见。
    下周我订购的“大红眼”要到位了。我随后将制作此款振子总长240mm天线,实际验证一下。敬请期待!

点评

我想知道叠双菱的数据,反射双菱的数据,反射双菱各边是不是可以是31MM呢?或是30MM?请大师仿真测试。  发表于 2014-12-23 13:23

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[LV.10]以坛为家III

发表于 2014-12-19 16:07 |显示全部楼层
本帖最后由 rainfly1981 于 2014-12-19 16:08 编辑
MobileQQ帅锅 发表于 2014-12-19 15:37
马切尔怎么总长是244MM而不是240MM,不明白为什么。大师出来讲解一下。


我曾经看过曾仕强教授的《易经的故事》有一段描述大意是,八卦中的任意一卦有了调整,
其他七个要做相应调整。若这样解释你不理解。
请你回忆一下,5DB激情版主的全向全长122.5mm、马歇尔的单菱长度是122mm(总长244mm)。长度基本在124mm-120mm之间。识宝专家提供的120mm在也这一区间段(准确说2.4GHz6频段123mmX0.98=120.54mm)识宝专家提供的这个数据精辟点在固定振子尺寸,这一个参量,放宽反射板尺寸,
只调整振板间距。即可得到一个最优值(学术上叫做工程化,有的资料上也称定量化)。这是上百次实验的成果,专家向你致敬。
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发表于 2014-12-19 15:33 |显示全部楼层
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发表于 2014-12-19 15:37 |显示全部楼层
马切尔怎么总长是244MM而不是240MM,不明白为什么。大师出来讲解一下。
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发表于 2014-12-19 16:34 |显示全部楼层


纯属支持。
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[LV.2]偶尔看看I

发表于 2014-12-19 16:56 |显示全部楼层
又想来一发识宝专家的全向天线了。
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[LV.Master]伴坛终老

发表于 2014-12-19 17:22 来自手机 |显示全部楼层
谢谢楼主,,
理论与实际挈合,仿真验证实操,中国无线论坛天线DIY的春天常在
顶起来
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发表于 2014-12-19 17:27 |显示全部楼层
ChowLiang 发表于 2014-12-19 17:22
谢谢楼主,,
理论与实际挈合,仿真验证实操,中国无线论坛天线DIY的春天常在
顶起来

春天还是晚来的好,四川的倒春寒天气可是比冬天还冷。到时会搞得实验数据不靠谱!
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发表于 2014-12-19 17:29 |显示全部楼层

留言已收,但是全长74.4哦,不是用在2.4GHz的吧?
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发表于 2014-12-19 17:55 |显示全部楼层
本帖最后由 zdg702 于 2014-12-19 17:58 编辑
rainfly1981 发表于 2014-12-19 17:29
留言已收,但是全长74.4哦,不是用在2.4GHz的吧?

每个边的长是6.2就是2.4G
说错了,是3.1mm才对,就是1/4波长,以前说的6.2是错的,对不起。



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发表于 2014-12-19 17:58 |显示全部楼层
zdg702 发表于 2014-12-19 17:55
每个边的长是6.2就是2.4G


与我认有出入我抽空做做看
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发表于 2014-12-19 18:06 |显示全部楼层
rainfly1981 发表于 2014-12-19 17:58
与我认有出入我抽空做做看



不用试了,阻抗难转换。给你添麻烦了。


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