Советы бывалого "чайника"

[erg757]

Тема эта отнюдь не про новый облучатель, который использует какие-то неизвестные физические явления или изготовлен из экзотического материала…
В этой теме я хочу обсудить диэлектрические облучатели и поделиться своим опытом работы с диэлектриками в качестве материала для создания облучателей зеркальных антенн.
А опыт мой в основном касается сплошных диэлектрических стержней из материала фторопласт Ф-4 и полиэтилена. Причём стержни из полиэтилена я изготавливал сам, наматывая его, внатяг, до требуемого диаметра, затем отрезал требуемую на длину. Правда затем полиэтилен я отставил, по причине того, что из него неудобно изготавливать изделия требуемой формы… но не буду забегать вперёд.
А начанал свою работу со стержнями из желания проверить на практике то, что читал про антенны из диэлектрических стержней и посмотреть, как на практике можно воплотить всё то, что наработано в области диэлектрических антенн, какой облучатель можно получить из простого стержня и можно ли заранее, по известным формулам и диаграммам расчитать размеры и форму облучателя а затем проверить свои расчёты при практической работе. Так сказать проследить связь теории и практики…
Это как в старом анекдоте…
«Табличка на стене в отделе компьютерной поддержки:
"Теория - это когда ВСЕ ВСЁ знают , но… почему-то НИЧЕГО не работает.
Практика - это когда всё работает, но никто не знает почему.
Здесь мы совмещаем теорию и практику - ничего не работает и никто не знает почему!".
…
Ну продолжу:
Начал я заниматься ДО (точнее пытался заняться) ещё в 2008 г, конечно же под впечатлением ДО от Альяно, но так как в то время с фторопластом было туговато (я уже не говорю про трубы), то имевшийся у меня фторопласт быстро истощился… к сожалению без какой либо пользы… Но плохой результат – тоже РЕЗУЛЬТАТ… правда уже без запасов материала.
Ситуацию спасло то, что где-то в интернете промелькнуло сообщение про способ изготовления ДО из полиэтиленовых рулонов. Этот метод я и решил проверить на практике. Первые свои стержни я наматывал не плотно и видимых результатов это не принесло. Затем я начал делать стержни плотнее и какой-то результат появился, правда не очень внушительный, но зато ПОЧТИ по всему диапазону. Затем начал делать составные ДО, что фактически было попыткой иммитации трубок…
Вот удалось найти фото, которое условно показывает то, как изменялись ДО, в зависимости от результатов:

К сожалению не смог найти фото, на котором есть самая удачная модель, но… из тех, что на фото, самые лучшие результаты показала та, что в середине… и вот ведь в чём ПРИКОЛ… наилучшие результаты показал РЛДО… по форме, как две капли воды похожий на «ПРОФФ». Интересно… смог бы я прийти к этой форме, если бы до этого не знал как выглядит «ПРОФФ»??? Не знаю…
Наиболее широко с РЛДО я экспериментировал в «С»-диапазоне, вариантов было много

, до сих пор осталось несколько моделей (на память):

Но практически ВСЕ эти ДО изготовлялись по наитию, без каких-либо расчётов и научного подхода, основанного на данных из технической литературы, хотя результаты на некоторых ДО были неплохие, почти как у «Абсолюта», но при проверке на ТР 3645 90Е практически ВСЕ мои ДО ПРОВАЛИЛИСЬ (уступили ему) на антенне 90см (тогда этот ТР я достаточно устойчиво мог принимать на антенне такого размера, при помощи «Абсолют»).
Но это всё ЛИРИКА, которая никакого отношения к теме не имеет… просто небольшой налёт воспоминаний…
Чтобы разобраться с вопросом ДО, пришлость сесть за учебники, в результате чего я решил ПОЛНОСТЬЮ отказаться от использования РЛДО. И причина этого достаточно проста – полиэтиленовые рулоны не позволяют добиться именно той формы, которую иной раз требуется придать облучателю, либо этот процесс требует настолько много возни, что я осчитал это не удобным для себя, а результат от применения полиэтиленовых рулонов не превосходит результат от применения других материалов, типа фторопласт, а наоборот несколько УСТУПАЕТ им… правда не на много… Хотя… любопытства ради я изготовил 2 ДО в виде рулонов… Но об этом позже.
Итак, в результате изучения литературы я расчитал и изготовил пять облучателей. Облучатели изготавливал по различным подходам, а именно…
А вот для этого придётся вспомнить немного теории.
Итак… из технической литературы известно, что ОБЛУЧАТЕЛЬ зеркальной антенны сам по себе является антенной, только антенна эта СЛАБОНАПРАВЛЕННАЯ и упор при изготовлении облучателей делается на то, чтобы ДН этой антенны была не как можно сильнее приближена к игольчатой, а определённым образом распределялась в границах угла раскрыва зеркала, но при этом, за границами угла раскрыва уровень ДН был минимален… Я думаю, что нетрудно заметить - требования эти настолько противоречивы, что добиться такой ДН (идеальной формы) практически не возможно… можно лишь в той или иной степени приблизиться к ней… ну об этом поговорим позднее, а сейчас - про сами диэлектрические стержни и антенны из них…
Опять таки из технической литературы и многочисленных работ, которыми наводнён интернет мы знаем, как расчитываются диэлектрические антенны бегущей волны. Беда только в одном – практически все расчёты, приведенные в работах преследуют цель создания передающих или приёмных антенн, работающих самостоятельно, а не в составе зеркальной антенны… отсюда и получается практическая непригодность приведенных расчётов при создании облучателей… Кстати… сам принцип условного разделения антенн по типам я считаю нецелесообразным по той причине, что принцип этот УСЛОВЕН настолько, что можно попасть впросак… К примеру в своё время антенна «волновой канал» относилась к штыревым (проволочным) антеннам, хотя в последствии выяснилось, что принцип её работы переносит эту антенну к типу антенн бегущей волны или поверхностных волн. Точно так же и со стержневыми антеннами – в то время как одна реализация такой антенны по классическому способу антенн бегущей волны относит её именно к этому типу, то совершенно иную реализацию антенны из диэлектрического стержня к этому типу отнести нельзя… или со слишком большой натяжкой… и для обоих объединяющим уже будет тип – диэлектрические антенны осевого излучения. Именно так и получилось в моём случае, когда я в первый раз приступил к расчёту облучателя…
Я не стал опираться на расчёт классической антенны из диэлектрического стержня, а исходил из иных соображений. Напомню, что задача стояла расчитать ОБЛУЧАТЕЛЬ – антенну, ДН которой имеет не игольчатую форму, поэтому те принципы, которые заложены в классические антенны бегущей волны, использовать не обязательно… хотя… и их попробовать можно (ибо интересно, что получится в результате).
А вот здесь мне необходимо остановиться подробнее на работе классической антенны бегущей волны из диэлектрического стержня.
Как известно такая антенна представляет из себя диэлектрический стержень, возбуждаемый тем или иным способом, с двумя плавными переходами. Первый плавный переход между регулярной частью антенны и возбудителем, предназначен для создания благоприятных условий возбуждения. Второй плавный переход предназначен для устранения отражения в конце антенны и сводит замедляющую систему к нулю. Для классической диэлектричекой антенны поверхностной волны оба перехода НЕОБХОДИМЫ. Именно они обеспечивают режим бегущей волны и требуемую направленность антенны. Пару слов про возбуждение антенны. Воздуждаются антенны из диэлектрических стержней различными способами: либо непосредственно от четвертьволнового штыря, который в зависимости от установки в стержне возбуждает волну типа ТЕМ с преобладанием либо ТЕ, либо ТМ типа, с тем или иным индексом, либо непосредственно от волновода (при этом преобладание типа в смешанной волне зависит от способа возбуждения волновода). Так же возможно распределённое возбуждение, когда стержень находится на небольшом расстоянии от открытого конца волновода и направлен по продольной оси симметрии волновода.
Кратко опишу физику работы стержневой диэлектрической антенны бегущей волны. При возбуждении стержня, в нём возникает волна смешанного типа (ТЕМ), с преобладанием того или иного типа (ТЕ или ТМ), при этом в начале первого плавного перехода диаметр стержня достаточно большой для обеспечения эффективного возбуждения, но при этом он слишком большой для образования поверхностной волны. Это означает, что при таком соотношении диаметра стержня в начале перехода к длине волны, замедление в стержне будет иметь максимальное значение и вся энергия распространяется внутри стержня. Стержень фактически ВСАСЫВАЕТ в себя энергию, получаемую от возбудителя. Но при этом фазовая скорость волны, распространяющейся в стержне, много меньше скорости распространения волны в вакууме, т.е. замедление в стержне имеет максимальное значение, что при дальнейшем распространении волны по стержню может привести к потерям. При плавном уменьшении диаметра стержня,замедление в стержне уменьшается пропорционально уменьшению диаметра, всё бОльшая часть энергии распространяется по поверхности стержня и всё меньше энергии - внутри стержня, при этом фазовая скорость распространения волны вне стержня равна фазовой скорости в стержне, которая увеличивается в зависимости от уменьшения доли энергии, распространяющейся в стержне и соответственно диаметру стержня, чем обеспечивается реализация режима бегущей волны. Второй переход призван обеспечить снижение замедления в стержне до значения «единица», при котором фазовая скорость распространения волны вдоль стержня сравняется со скоростью распространения в пространстве и при этом обеспечивается наилучшее согласование стержня с пространством. Обычно длина второго плавного перехода оставляет половину длины волны. В целях упрощения конструкции антенны второй плавный переход может выполняться постепенно, по всей регулярной части стержня и к концу стержня диаметр стержня уже обеспечивает требуемое качество согласования. В таких случаях закругление на конце стрежня не требуется и стержень просто обрезается. Диаграмма направленности такой антенны зависит в основном от материала из которого сделан стержень, длины и диаметра стержня, точнее это те параметры, на которые мы можем повлиять при проектировании антенны.
Когда я приступал к расчётам облучателя на основе диэлектрической антенны из сплошного стержня, мне пришлось несколько переосмыслить вышесказанное… Дело в том, что некоторые моменты облегчили мне расчёт, а некоторые потребовали немного изменить подход при расчёте. При этом я исходил из следующих соображений:...
А вот про это продолжу позже.
_________________
RSA

[erg757]

Вообще процессы, происходящие в диэлектрических стержнях условно можно разделить на два этапа. Первый это процессы прохождения ЭМ-волны вдоль стержня и второй конечно же процесс излучения ЭМ волны стержнем. Оба этих этапа одинаково важны при создании антенн, но при этом, учитывая, что требуется СЛАБОНАПРАВЛЕННАЯ антенна, первый этап можно упростить.
Итак. Первоначально я исходил из следующих соображений.
1. Возбуждение стержня ни рассчитывать, ни продумывать нет необходимости. Всё уже продумали за нас… возбуждение стержня – непосредственное, будет осуществляться от ОККВ, волной типа Н11.
2. По причине того, что у меня есть готовые зеркальные антенны, есть смысл попытаться произвести расчёт облучателя под уже существующую антенну.
3. По причине того, что излучение облучателя должно распределяться в границах угла раскрыва антенны, а не сконцентрировано в некотором узком секторе, нет никакой необходимости в плавных переходах – ни первом ни втором, равно как нет необходимости и в использовании конических стержней. Поэтому можно ограничиться расчётом прямого стрежня, при этом об организации режима бегущей волны разговаривать не приходится и излучение облучателя будет осуществляться непосредственно из стержня и направленность этого излучения всецело определяется параметрами стержня и расчёт облучателя осуществляется по формулам из теории диэлектрического цилиндра. При этом в районе возбуждения стержня амплитуда поля резко возрастает, ЭМ-волна распространяется по короткому отрезку стержня и излучается им в пространство.

В соответствии с этим подходом я рассчитал пять облучателей из сплошного прямого диэлектрического стержня, различной длины. Правда отнюдь не длина была определяющим параметром при расчётах.
Расчёт производился для антенны Lumax SK55-WT, угол раскрыва которой в вертикальной плоскости составляет примерно 70˚. Параметры облучателей рассчитывались по заданной (требуемой мне) ширине ДН облучателя. Рассчитывал так, чтобы облучатели получились с различными ДН. Изначально я планировал рассчитать (и рассчитал)и изготовить (но изготовил не все из них)пять облучателей в виде прямого стержня с ДН шириной 70, 50, 40, 35 и 30 градусов по уровню половинной мощности. Почему половинной – по той причине, что в формулах, по которым я рассчитывал параметры облучателей присутствует ширина ДН именно по этому уровню, так что и условные названия своих ДО я сделал, отталкиваясь от этого значения ДН – ДО70, ДО50, ДО40, ДО35, ДО30.
Правильность своих расчётов я имел возможность проверить, расчитав и построив ДН этих облучателей. Вот тут то и случились первые сюрпризы…
Но для того, чтобы говорить о сюрпризах, для сначала необходимо остановиться на ДН… теоретических ДН, методика построения которых ПРЕКРАСНО описана у Фрадина. Подробно на методике я останавливаться не буду, лишь кратко опишу процесс.
Расчёт проводил согласно известной формулы ДН для диэлектрической стержневой антенны. В этой формуле, которая по сути состоит из трёх множителей, первый – F1 является фактически диаграммообразующим и от него в первую очередь зависит форма ДН стержневой антенны… Остальные два множителя являются корректирующими…
Второй множитель F2 напрямую зависит от диаметра стержня и фактически корректирует итоговую ДН в зависимости от этого параметра, причём эта коррекция заметна только для стержней, у которых соотношение диаметра к длине волны более 0,5, т.е. для относительно толстых стержней. Третий множитель F3 определяет разницу в ширине главного лепестка и уровней боковых лепестков в двух плоскостях. В книге Фрадина приведены рисунки всех этих множителей, поэтому все их я приводить не буду, остановлюсь только на множителе F1.
У Фрадина приведена кривая множителя F1 в зависимости от значения мнимой части в выражении постоянной распространения. Вот как она выглядит:

Если внимательно прочитать Фрадина и проанализировать данный рисунок, станет понятно, что параметр α зависит от длины стержня. При увеличении длины стержня, параметр α также увеличивается (и максимальное и минимальное его значения), а это означает, что участок αmin – αmax, который определяет отрезок кривой F1, участвующий в формировании ДН конкретной рассчитанной и анализируемой нами антенны, смещается вправо и становится заметно шире. При этом соответственно снижается перепад между максимальным уровнем главного лепестка ДН и первым боковым лепестком, а количество боковых увеличивается, что на реальной нормированной ДН означает увеличение уровня боковых лепестков и при достижении определённой длины стержня, уровень первого бокового может сравняться и даже превысить уровень главного лепестка ДН.
При расчёте размеров облучателя (зная из теории, что стержень имеет достаточно большие боковые лепестки) диаметр стержня я постарался выбрать максимальным, с той целью, чтобы множитель F2 минимизировал их, но при этом диаметр этот должен обеспечить одноволновый режим работы.
Итак, вот что у меня получилось в результате:



В итоге получилось только три облучателя – ДО70, ДО50 и ДО40. Остальные – ДО35 и ДО40 я изготавливать не стал (пока), по той причине, что для уменьшения ширины ДН необходимо дальнейшее увеличение длины ДО, что уже просто невозможно.
Дело в том, что в дальнейшем увеличении длины прямого стержня просто не было смысла, по той причине, что возникла как раз та ситуация, о которой я говорил выше и уровень боковых лепестков стал бы настолько высоким, что влияние множителя F2 проблему не снимало.
Посему, мне пришлось отойти от ранее принятой мной концепции и постараться увеличить длину ДО как раз за счёт организации режима бегущей волны, а точнее, за счёт плавного снижения замедления в стержне до значения «1»…
По этой причине первые три рассчитанные мной облучатели имеют одинаковый, максимально возможный диаметр, а вот ДО35 и ДО30 имеют намного меньший начальный диаметр, который постепенно сводится к минимальному, обеспечивающему значение замедления равное «1». Вот такие изделия получились:


Ну а сравнивать работу этих ДО мы будем с ОККВ, который получился у меня путём отпиливания колец у бытового конвертора:

Соответственно на этот ОККВ я и буду устанавливать все облучатели поочерёдно. Сравнения буду проводить на спутнике 13Е, по всем ТР. Прекрасно понимаю, что на эти работы уйдёт УЙМА времени, по этой причине данная работа займёт у меня не один день, поэтому прошу не обращать внимания на разницу показаний на различных ТР (измерения могут быть выполнены при различных условиях) а ориентироваться на результаты каждого ДО друг относительно друга и относительно результатов, показанных ОККВ на одном ТР.
В принципе я уже сделал сравнение и результаты получены, но… на оформление их требуется время, а пока что можно сравнить ДН всех облучателей и ОККВ. Итак по порядку:
ОККВ

ДО70

ДО50

ДО40

ДО35

ДО30


Правда при построении ДН ДО35 и ДО30 я сделал упрощение. Дело в том, что множитель F2 и параметры для множителя F1 я рассчитывал исходя из среднего диаметра конического стержня, хотя это не учитывает плавного изменения диаметра по длине, а именно этот вопрос и снижает уровень боковых лепестков у антенн из конических стержней. Поэтому на уровень боковых лепестков двух крайних ДО прошу не обращать внимания и на особую точность ДН для двух крайних ДО я не претендую… впрочем… про точность расчёта ДН мы поговорим позже, когда будет возможность сравнить практические результаты с теоретическими ДН.
_________________
RSA

[альяно]

erg757

спасибо за интересный материал ...
я сейчас в отпуске ... и поэтому вдумчиво читать материал нЕкогда ...
через три дня приеду в Москву ... обязательно
прокомментирую написанное .. и выскажу свои соображения
по поводу ДО из стержня
и ДО из трубок

---------

[erg757]

Альяно спасибо, будет интересно поговорить, особенно про трубки, поскольку по диэлектрическим трубам расчёты не приводятся...

А пока продолжу.
Ну а пока я не завершил оформление результатов проверки, попытаемся проанализировать ДН, представленные на рисунках.
В первую очередь проанализируем совпадаемость расчётов параметров ДО и их анализа. Напомню, что в антенной технике под анализом антенны понимается построение и оценка её ДН.
Вот что получилось в результате:
Привожу ширину полученных ДН в плоскости Н, по уровню -3дБи (половинной мощности):
ДО70 – 56*;
ДО50 – 40*;
ДО40 – 34*;
ДО35 – 34*;
ДО30 – 28*
Совпадаемость прямо скажем слабая, но это и не удивительно, ведь расчёт стержней производится по ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫМ формулам, да и ДН рассчитывались по формулам, полученным после допущений и упрощений.
Теперь можно попробовать сравнить (теоретически) полученные ДН между собой, применительно к углу раскрыва зеркала – в среднем примем его равным 70* в обоих плоскостях.
Сравнивать конечно же будем с ДН ОККВ, которая в плоскости Н имеет ширину 120* по уровню -10дБи.
Итак, приведу ширину ДН каждого облучателя так же по уровню -10дБи:
ДО70 - 96*
ДО50 - 70*
ДО40 - 54*
ДО35 - 52*
ДО30 - 40*
Теперь когда я знаю практические результаты, мне немного прикольно писать те мысли, с которыми я ранее подходил к анализу. Но тогда более всего мне понравилась ДН ДО50 – идеальное облучение зеркала, низкий уровень боковых лепестков… У ДО70 уровень боковых ещё ниже… но там присутствует достаточно сильное боковое облучение (до -4,9дБи по мощности) через главный лепесток. Такой облучатель лучше бы подошёл для осесимметричной антенны. Неплохие параметры оказались у ДО40 – лёгкое недооблучение зеркала, но... при этом уровень боковых лепестков достаточно высок. Примерно такое же недооблучение зеркала у ДО35, но уровень боковых лепестков слишком высокий и уже до БЕЗОБРАЗНОСТИ высокий УБЛ у ДО30 и при этом слишком сильное недооблучение зеркала. Поэтому перед проверкой я ожидал следующие результаты – я расставлю ДО по порядку так, как я ожидал они себя поведут, от лучшего к худшему. ИТАК:
ДО50 – 1;
ДО40 – 2;
ДО35 – 3;
ДО70 – 4;
ДО30 – 5.
А вот теперь у нас есть уникальная возможность увидеть воочию чего стоят расчёты ДН по теоретическим формулам, которые были получены с известными допущениями и упрощениями, а заодно посмотреть чего стоят ДН различных облучателей и антенн, полученные в результате применения известных программ, ибо они рассчитываются либо по тем же формулам, либо по ещё более приблизительным соотношениям… типа тех, что даёт нам теория многополюсников… А заодно посмотрим и определимся с тем, что же на самом деле удобнее и лучше – выполнить расчёт ДО с последующим его анализом или сразу же начать практические эксперименты с изготовлением и проверкой ДО.
Но это уже после того, как я вывешу результаты работы ДО на практике.
_________________
RSA

[альяно]

ждём ...

======================================

обращаю внимание на то ... что
СОВРЕМЕННЫЙ диэлектрический облучатель
всегда довольно сложной формы

более того ... у диэлектрического
облучателя есть НОС и есть ХВОСТ

так вот .... конфигурация ХВОСТА ... как правило, значительно сильнее
влияет на итоговую ДН
чем конфигурация носа

это и понятно ... в районе хвоста - за счет "всасывания волны"
в тело стержня - напряженность ЭМ поля ВЫШЕ ..
и любой выступ на хвосте - сильно слияет на форму ДН

Про трубки - особый разговор .. так как в трубках волна концентрируется ВНУТРИ трубки
не в стенках ... в именно ВНУТРИ ...
то есть в воздухе

а значит трубка даже из не очень качественного материала
будет работать лучше чем сплошной фторопластовый стержень
( я говорю про потери в материале )
Это и было с успехом ДОКАЗАНО нами
- в С диапазоне -
с использованием полипропиленовых трубок
( облучатель Классика )

Про "расчёты" ДО - я своё мнение уже высказывал ... много раз
я заменил "расчеты" - НАСТРОЙКОЙ ...
разработав, особую конструкцию облучателя
( со смещающимися трубками )

Понимая ОБЩИЕ тенденции влияние параметров стержня ( трубки )
на итоговую ДН
( о чём вы подробно написали в своем первом посте )
примерно ясно, что будет происходить с ДН облучателя
при манипуляции
размерами той или иной трубкой, в сложном
диэлектрическом облучателе

Так что вам надо только найти нужный размер
( диаметр и длину ) и нужное смещение
При этом .. контроль ведётся не по форме ДН облучателя
а по итоговой оченки коэффициента ошибок при приёме ...
ЭТО самое важное ....

Мне не важно какой формы получилась ДН облучателя
мне важно
что в ЭТИХ условиях приёма - она ОПТИМАЛЬНА
так как коэффициент ошибок - минимален

[erg757]

Ну вот и результаты, как обещал...


Случайно потерял свой пост с комментариями, который писал сейчас, поэтому прокомментирую завтра.
_________________
RSA

[erg757]

Ну вот… результаты выложены, теперь можно поговорить про то, что в итоге получили. Правда в процессе переноса результатов на комп я мягко сказать «дал слабину»… – не стал переносить результаты полностью, по всему частотному диапазону, потому как оказалось, что забивать их в таблицу – настоящий гемор… К тому же я стал жертвой собственной дотошности, а именно, того, что постарался снять как можно больше параметров со своего «Планара», что в итоге только создало дополнительные сложности при снятии показаний. Сложности заключались в том, что проверка аж 5-ти облучателей, на 101 ТР, по 4 параметрам заняла очень много времени, а параметры эти зачастую просто дублируют друг друга, а забивать их в таблицу – одно мучение… поэтому я занёс в таблицу данные по ТР выборочно, стараясь уделить внимание наиболее интересным из них. Ну а на тех ТР, которые не попали в таблицу нет ничего, чтобы противоречило общей тенденции, отражённой в опубликованных результатах.
Итак, результаты оказались иными, нежели я ожидал. Правда лучшим оказался именно ДО50, которому я это и предрекал. А вот далее картина совершенно изменилась. Практически вровень с ДО50 отработал ДО35, правда изначально он показывал результат ощутимо хуже, но уже вначале проверки я заметил, что если его углубить в волновод, миллиметров так на 5-6, то заметен очевидный подъём в качестве принимаемого сигнала. Поэтому я повторил измерения и все оставшиеся измерения выполнял с углублением ДО в волновод. В результате на частотах более 12000 ДО 35, на некоторых ТР показал лучшее качество, явно уступив ДО50 только внизу диапазона. Скорее всего это произошло по причине того, что фактически уменьшилась длина регулярной части ДО, так как в работе участвует в основном открытая часть облучателя.
ДО30, на который у меня было меньше всего надежды оказался лучше, нежели ДО70 и ДО40. Вместе с тем, видно, что из двух облучателей ДО40 и ДО70 лучший результат продемонстрировал ДО70.
Какие промежуточные выводы можно сделать…
1. Расчёт ДО согласно формул приведенных в учебниках обеспечивает возможность изготовления ДО, улучшающий приём по сравнению с ОККВ практически по всему диапазону, однако это НЕ ПОЗВОЛЯЕТ изготовить окончательно завершённую модель ДО, обеспечивающую наилучший приём. По этой причине разработчику придётся проводить практические эксперименты по поиску наиболее оптимальных формы и размеров ДО, методом проб и ошибок, отталкиваясь однако от расчётных размеров, что позволит сэкономить и время и материал (особенно когда только приступаешь к работе, не имея НИКАКОГО опыта и понятия не имеешь с каких размеров начинать).
2. Построение ДН облучателей по методике, основанной на теоретических выкладках НЕ ПОЗВОЛЯЕТ сравнивать между собой различные облучатели по качеству приёма. Однако приведенная методика позволяет оценить пригодность выбранных размеров (к примеру после расчёта) ещё до того, как будет изготовлена модель и тем самым избавить себя от лишней работы. При этом нет необходимости в построении полной ДН, а только лишь нужно расcчитать значения αmin и αmax, и затем перенести их на показанную выше кривую множителя F1.
3. Цилиндрические ДО вполне способны обеспечивать качественный приём при существующей мощности ТР в Ку-диапазоне, при этом они проще и дешевле в изготовлении.
4. Исходя из того, что мне пришлось отступить от принятой ранее концепции (изготовление только цилиндрических ДО) и практика показала, что конические стержни работают хорошо, есть необходимость продолжить эксперименты как с цилиндрическими, так и с коническими ДО, подбирая окончательный вариант формы и размеров.
По этим причинам я решил изготовить укороченные ДО двух видов – цилиндрический и конический. Кроме этого необходимо проверить влияние плавных переходов в ДО из конического стержня со стороны возбуждения. Поэтому укороченный конический ДО я сделал 3-х видов: без плавных переходов, с плавным переходом со стороны возбуждения и ступенькой в сторону «носа» (на срезе волновода) и с плавными переходами с обоих сторон.
Соответственно пересмотрел параметры, которые буду фиксировать. Так как параметры PreBER и MER фактически повторяют друг друга, то фиксировать буду MER, от параметра “LEVEL” я решил полностью отказаться как от СОВЕРШЕННО НЕ ИНФОРМАТИВНОГО, а вместо него буду фиксировать статус сигнала (TRUE/FALSHE), что обеспечит бОльшую наглядность.
Что ещё хочется отметить… Об этом неоднократно говорил Альяно – по сравнению с ОККВ применение любого рассчитанного или изготовленного согласно известных отправных размеров ДО даёт достаточно сильное улучшение качества приёма, вплодь до того, что начинают «лочиться» те ТР, которые на ОККВ не принимались. Далее, по мере улучшения облучателя таких ТР становится меньше и прирост качества не так заметен. При дальнейшем улучшении ДО прирост качества уже выражается в одну-две десятых по шкале MER и в дальнейшем усовершенствовать облучатель становится всё труднее. Это заметно и на практике, когда пытаешься сравнить между собой различные конверторы. Поэтому улучшение качества даже на 0,1 – 0.2 дБ по шкале MER это признак того, что новый облучатель работает лучше.
Разницу в качестве сигнала по MER в указанных пределах вы сможете оценить по вот этим скринам.


Как говорится комментарии излишни.

[альяно]

[erg757]

В своих словах я исходил из теории диэлектрических антенн. Мне кажется, что процесс прохождения ЭМ-волны что в стержнях, что в трубах аналогичен. Различие только в том, что в стержнях имеется соотношение энергий волны, проходящей в самом стержне и энергии по поверхности стержня, в свободном пространстве. Это соотношение напрямую зависит от диаметра стержня. Для организации режима бегущей волны в стержнях реализовано плавное уменьшение диаметра до значения фазовой скорости, равной скорости распространения в открытом пространстве.
В трубах же рассматривают соотношение энергии волны, распространяющейся с внутренней стороны стенки (внутри трубки) и энергии волны, распространяющейся снаружи трубки. Это соотношение зависит от толщины стенок трубки. В Ваших облучателях хорошо заметно плавное изменение толщины труб со стороны хвоста и намного более плавное в сторону носа - налицо явная аналогия со стержнем.
Свои слова я хочу подкрепить рисунком из книги:

Насчёт обратного смещения трубок - практика показала, что диэлектрический цилиндр будет работать как антенна и без согласования со стороны возбуждения. Тем более, можно допустить, что обратным смещением трубок тоже достигается плавное изменение толщины. А некоторая ступенчатость при смещении трубок роли не играет, по той причине, что эти ступени много меньше длины волны.
_________________
RSA

[erg757]

Альяно, ссылку я смотрел, но с рисунком я не совсем согласен. Дело в том, что волна распространяется снаружи и внутри трубки с одинаковой фазовой скоростью, различается только соотношение энергий, которое зависит от толщины стенок.
_________________
RSA

[альяно]

[альяно]

[erg757]

[альяно]

[альяно]

дам фото хвоста - облучателя Альяно Абсолют 70

этот облучатель состоит из трех полипропиленовых трубок
( наружным диаметром 63 мм .. 40 мм и 25 мм )
и фторопластового стержня диаметром 16 мм



из фото видно что ХВОСТ имеет смешанное смещение
и эта конфигурация ОЧЕНЬ ВАЖНА
для того чтобы облучатель работал Эффективно ...

если изменить относительное смещение трубок
63 мм и 40 мм
хотя бы на 5 мм - результат будет заметно
хуже


================

У меня к вам вопрос по поводу крепления ВАШИХ облучателей ..
-Как они фиксируются на волноводе ???

[erg757]

[erg757]

[альяно]

понятно ..

скажу что угол скоса хвоста ОЧЕНЬ важен ... и влияет на ДН ..
для антенн с РАЗНЫМ углом раскрыва

у ООО Альяно - так был сделан Ku волновод-облучатель в моделе Хорёк I
и в моделях расчитанных на 90-то градусов
и на 70 градусов - этот угол был разный

И ещё .. очень рекомендую
попробовать сделать крепление ТАК .. чтобы ваши облучатели можно было бы смещать относительно среза волновода
вперед-назад

ЭТО очень существенный рычаг изменения ДН ...
хотя форма самого ДО при этом и не меняется ...

[erg757]

[erg757]

[альяно]

ещё пару советов ... по поводу Ваших тестов

На фото видно что вы используете конвертер MTI AP8-XTS2E-FS
у которого отрезано два кольца ... так .. что остался
просто открытый конец волновода

Тут есть два замечания ...
Первое ... этот конвертер очень хорошо работает в середине
Ku диапазона
но имеет завал в верхней
( это завал чисто в АЧХ приемно-усилительного тракта конвертера )
Точнее скорее всего - там искуствено поднята середина диапазона ...
Повторю это чисто на уровне электроники конвертера ...
( коррекция АЧХ - конденсаторами )

например при создании конвертера "Отличник" -
который сделан на базе этого
конвертера - главной задачей
создания эффективного диэлектрического облучателя было выровнить итоговую АЧХ
конвертера ( с диэлектрическим облучателем )
То-есть поднять высокие .. на которых был сильный завал ...
Это кстати - удалось сделать ...

И ещё .. в своих изделиях Ku диапазона ООО Альяно
никогда не обрезает базовый конвертер до уровня
открытого конца волновода ...
а использует часть штатного облучателя ...

Это позволяет СОВСЕМ по другому - решать вопросы "запитки"
диэлектрического облучателя .. и делать облучатели более
малого диаметра
А не "затыкать раскрыв волновода" ...

Например диаметр облучателя в конвертере "Черная пантера"
всего 12 мм ... при этом он ещё и ТРУБЧАТЫЙ
что делает его ОЧЕНЬ эффективным в части потерь на затуханиях ...

Так что теория построения облучателей для ОТКРЫТОГО КОНЦА ВОЛНОВОДА
и для "диэлектрической вставки" в частично штатный облучатель
- скорее всего РАЗНАЯ ....
так как тут совместная работа штатного облучателя и диэлектрической вставки ...

Самый эффективный облучатель ООО Альяно - расчитанный
на "фрагмент штатного облучателя" - НЕ БУДЕТ эффективно
работать в открытом конце волновода
То же самое произойдёт и в обратном случае

Более того в своих флагманских конвертерах ООО Альяно
никогда не использует базовый конвертера с облучателями, где есть
рупор ....
а использует только те штатные облучатели,
где есть ступенчатый переход на волновод
бОльшего диаметра ... например MTI XT2 или Инверто ультра
это тоже очень принципиальный факт

кому интересно КАК сделаны конвертеры ООО "Альяно"
в частности флагманская модель Вершина
лучше читать первоисточники
а не тупые перепечатки с ещё более тупыми комментариями
В частности читайте вот эту тему http://www.forum.alyno.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=155578#155578

на фото модель которая выпускалась до начала 2013 года

[erg757]

[альяно]

ФАКТ того ..
что ОДИН и ТОТ ЖЕ по форме
диэлектрический облучатель
установленный на разном растоянии от среза волновода .. даёт
совершенно РАЗНУЮ диаграмму направленности
и отдалил меня от мысли что-то расчитывать аналитически ...
и главное искать "оптимальную форму облучателя" ...

Это первое ....

Второе ...
А какова она "оптимальная форма" ????
Каков критерий оптимальности ???

Ну с теми, кто считает, что от облучателя ничего не зависит
и трубочки не могут давать "прибавок" ... так они пассивный элемент - всё ясно ...
Это клиника ..

Само параболические зеркало - это тоже "пассивный элемент" ...
и оно ничего не усиливает ...
а перераспределяет энергию - в нужном направлении ... беря её из ненужного ....

Диэлектрический стержень ( столбик ) ...
как пылесос, затягивает энергию
из части окружающего стержень пространства ..
делая напряженность поля вокруг стержня РАЗРЯЖЕННЫМ ...
а внутри стержня - более напряженным ...

Точно также работат обычная оптическая линза ...

я про это уже МНОГО раз писал

[альяно]

к слову сказать .. к трубчатому облучателю
я пришел не из каких-то глубоких ТЕОРЕТИЧЕСКИХ соображений

и первый диэлектрический облучатель тоже, как и вы, вытачивал
из фторопластого стержня
причём ... для С диапазона
было это ещё в 2006 году

http://www.alyno.ru/old-forum/viewtopic.php?t=3890&start=0

но фторопласт очень дорогой материал и
главное - очень тяжелый
Облучатель С диапазона вЕсил - более 600 грамм

И именно ПОЭТОМУ появилась идея сделать облучатель
из полипропилена ... причем из трубки
так как именно ТРУБКИ были в продаже
( для систем водоснабжения )
Трубки были легче .. и существенно дешевле фторопласта

И вот тогда я с удивлением заметил .. что
одиночная полипропиленовая трубка диамером 63 мм
и длиной около 11 см,
вставленная в волновод С конвертера,
На 70-ти градусной антенне - работает ЛУЧШЕ
сплошного фторопластового облучателя ...
Это казалось - невозможным ...

Вот тогда и пришлось открывать учебники и разбираться ...
с теорией ...
Кстати именно тогда ( в 2007 году )
и кстати
впервые именно в НАШЕМ форуме
и появился скан монографии Фрадина 1957 года
( выложил кто-то из наших пользователей )
Эта книга - многое объясняла ...
До этого я эту книгу нигде не встречал ...

Чуть позже я заметил ... что и трубка не обязательно должна быть
равна диаметру волновода ...
( тем более для Антенн 90 градусов )
а может быть существенно меньше ...

сначала это вызывало сложности так как надо было разрабатывать крепление для облучателя ...
а не тупо втыкать облучатель в волновод

но именно ЭТО крепление и показало
что смещяя облучатель от среза волновода
вперед-назад - мы можем существенно корректировать ДН ....

Это было важно ...

Потом ТАК - выполнялись ВСЕ наши облучатели
некоторые из них вообще не входят в раскрыв волновода
а отстоят от него на 5-7 мм ( речь по Ku диапазон )

Повторю ВСЕ промышленные диэлектрические облучатели
механически воткнуты в волновод ...
ВСЕ ...
а наши более малого диаметра и поэтому требуют особого
крепления ..

Сегодня для С диапазона
наш трубчатый облучатель ( обычно двухтрубный "Альяно Классика" )
и наш деполяризатор на пять пар штырей ( Открытая Пасть Белой Акулы )
- который ОДНОВРЕМЕННО выполняет и функцию
крепления облучателя - уже де факто стандарт для
приема С диапазона на малый оффсет ...

Эту конструкцию - причем как правило - без ссылки на автора
ОДИН в ОДИН - используют ВСЕ ... кто принимает
С диапазон на малый оффсет ...

и других конструкций в инете просто НЕТ ...
только вариации на ту же тему - причем как правило - плохие ...

--------------

И ещё мой совет .. не надо в техническую тему
втыкать суждения .. "вечно вчерашних"
Это бесполезно ... у них другие задачи ...

Они хотят хоть как-то повлиять на спрос .. на нашу продукцию ...
Но это бесполезно
спрос такой, что мы с трудом успеваем выполнять заказы ..
а на разработку новых моделей времени вообще не остаётся
( а жаль )

и этот спрос
лично для меня - главная характеристика нашей продукции ....

Сейчас устранены все технологические моменты
прежде всего с защитным колпаком
и наши флагманы - "Вершина" и "Черная Пантера"
- вобще вне конкуренции .. тем более они имеют раскрыв 40 мм
Мы даже рекламы давно нигде не даём ...
иначе просто не будем успевать выполнять заказы

-------------------------------

Что касается заявленной темы ... про СТЕРЖНИ
то можно поэкспериментировать с продольными отверстиями

так как кроме длины и диаметра стержня
вы получите ещё один рычаг
влияния на ДН - диаметр отверстия

Правда это будет уже не стержень .... а трубка

[erg757]