栅格天线振子馈源的仿真

80186

栅格天线振子馈源的仿真

今天看到网友goodluck123的《 自制栅格馈源及外壳,绝对原创,山寨版与厂家有一拼!》一文对那个馈源有一些兴趣，等不及无线兄了，先来仿真一下，供参考，也希望大家提意见并讨论之。下面两图是从上面提到的帖子来的，尺寸根据网友提供我添加到图上。


振子的样子


这个振子估计用4nec是没有办法仿真的，估计要用比较专业的东东才行。好在WIFI频段不需要那么粗的导体，按习惯用2mm的线吧。

一、根据原尺寸对振子长度和距离进行优化，结论如下：




结果并不满意，增益不到6dbi，驻波比还高达1.37。比2单元的小八木还差。可能网友提供的数据有问题吧。
从天线的形状看，应该是角形天线，那么夹角应该为45度（135度）。把60度改为45度，情况有很明显的改观，增益有7.6dbi 看图：



按网友提供的120度角（与垂直面30度）来看，好像是喇叭天线的变形？那么应该增加直线部分的宽度，1.6CM肯定不够。


二、还不如不要折那个120度，直接把那块板拿来做反射板呢。




增益：8.33；驻波比接近1 。

三、分析和改进（针对该文的圆形栅格）

从上面看仿真情况看该馈源设计不理想，最低的来看，设计目的不明确。可能“山寨”的东西就这样？

那么作为前馈抛物面天线的馈源设计应该有什么要求呢，个人认为最低要达到：
1、合适的半功率角（与抛物面的焦距/直接比匹配）
2、最大的增益
3、最小的旁瓣电平和最小的后向辐射。
4、对于栅格天线这样的前馈天线还要有最小的遮挡面积。
根据以上几点优化的目标首先是提高增益的同时减少反射板的投影面


前面介绍的第一种情况（原设计）的反射板投影面积为： 11*5.4=59.4平方厘米，增益=6
前面介绍的第二种情况的投影面积：  11**9.2=101.2平方厘米，增益=8.33
根据八木天线原理反射器要求大于半波长的要求，将反射板改为0.51*一频段的波长=6.4CM
这时投影面积：6.4*6.4=40.9平方厘米，增益有8.89dbi
看图：





进一步用直径6.4的圆盘代替正方形反射板，这样遮挡面积只有3.14*6.4=20平方厘米。经过优化：





增益8.1，驻波比1.04（用75欧姆的电缆）
大家可能会问，为什么突然改圆环振子了？
1、与反射板比较匹配。
2、圆环振子相当于两半波振子阵列，在H和V平面的方向图是不一样的，满足原来栅格天线的要求（长方形的栅格）。


太晚了，先把nec文档传上来

xzfsst

80186 发表于 2010-6-24 21:53
最后介绍这次仿真的结尾----三单元圆环天线：

增益10dbi 、 驻波比1.01 、 半功率角2*30.25=65度左右。 ...

学习了                       

80186

最后介绍这次仿真的结尾----三单元圆环天线：

增益10dbi 、 驻波比1.01 、 半功率角2*30.25=65度左右。遮挡面积=2*3.14*3.2=20平方厘米。

看图





下面是结构图和尺寸，要说明的是：
1、尺寸为中队中的尺寸
2、铜线直径没有明显要求。
3、一定要按圆周长来diy，不要量半径和直径。



下面是nec文档，欢迎拍砖

一一剪红

好东西，学习一下。

lijiqing

这种铜片的振子，4nec2是无法完成仿真的，我准备用HFSS来做。但是一直缺少一些数据，如下图：

这个反射板为什么要做成栅格的呢？反射效果肯定没有实体的好。难道也是为了降低风阻？

两振子之间距离多少？如果知道同轴电缆使用的是什么型号的，也许能推断出这个距离。两振子之间缝隙的长度，是否应该四分之一波长？这里应该是个巴伦吧？
以上问题和80186版主探讨一下。

80186版主用铜丝代替铜片，提供了一个很好的思路。现在看来，版主仿真的结果也是很令人鼓舞。不妨把它放到抛物面上试试效果如何。如果可行，不是为坛友DIY馈源开辟一条新路吗？而且比铜片省事。

aximpda

1/4波长是对的（当然严格理论上还要看介质）

80186

回复 5# lijiqing


   我也估计到你要用HFss来搞了，所以先贴出来引诱你一下，看起来还是达到目的了。
什么的东西还没有完成， 还想继续减少投影面积呢。

你提出来的几个问题，我谈谈个人看法：
1、那几个缺口我感觉除了机械方面的考虑外，电器上没有什么意义，可以不要考虑。
2、这是一个设计不好的巴伦：
有关尺寸直接标到图上，只是个人想法不一定正确，你可以看看。


振子的宽度，厚度等意义也不是很大的。其实你有一个帖子已经有结论了。
这里我再重复一下：
八木天线属于线天线，天线体的直径（切面）要小小于波长，工程上一般认为小于0.01吧，也就是1MM左右啦。
为什么大家喜欢用这些大家伙呢，个人感觉有下面一个误区：教科书里有一句话“天线导体越粗，频带越好”，可能这句话没有错，特别是在电视等小于100MHz的频率上，肯定是真理，但我们WIFI频段很高，1到12频段的带宽很小的。你可能也看到我一般仿真多不做频带扫描就是这个道理。当然用大的导体也是可以的，仿真就不要用4nec等了，必须用那些比较专业的东东，按体天线来仿真了。

lijiqing

完全同意老大的分析。
另问：振子到反射板的距离，你是如何确定的？好像也没有看到相关数据。
我觉得上面图中的振子，有点太山寨了。下面这个比较像样，好像比较规范。

又：老兄的仿真，看着反射板夹角好像不是120度？像是150度？

ken20081110

好好的技术贴！顶一下！！！

sam888

学术交流，没我份！闪！

80186

回复 8# lijiqing


    1、振子与反射板的距离我是按仿真结果来确定的。
2、那个巴伦确实很山寨、按你那个来搞，就好看多了。特别是性能有保证。不过仿真可以不要考虑。
实际加工时要考虑：
1、建议内部不要有介质
2、铜管开口按长度为1/4波长。
3、铜管内径要刚刚好等于电缆介质的外径（这一点关系到阻抗）。
3、我仿真的文档已经在后面了，你可以看看。有空我也检查一下。

gqone

学术交流，进来学习

lijiqing

回复 11# 80186


    我看了一下你的NEC文件，的确是按照150度建模的，你自己再看看。
你的反射板：150度


我改成120度看上去是这样子的：