Рис. 9.1.9.
Все, что говорилось в пп. 9.1.2.1 и 9.1.2.2 о выборе Zэ и линий, справедливо и в данном случае. Однако, в отличие от двух эллипсов, три вовсе не обязаны пересекаться в одной точке. Даже, скорее всего, такой точки у трех графиков не будет (кроме случая, когда два из трех элементов полностью одинаковы, поэтому их графики лежат друг на друге, и фактически мы имеем задачу для двух элементов). Можно, конечно, попытаться сделать разными и подобрать волновые сопротивления линий, добиваясь такого пересечения. Но не факт, что получится, зато гарантированно исключит возможность коммутации направлений излучения.
Намного удобнее применить древовидную систему питания из линий с одинаковым волновым сопротивлением. Методика синтеза такой системы для системы из 4-х элементов:
Берем два любых элемента, эллипсы, которых удобно пересекаются. Обычным методом KB8I, как описано в п. 9.1.1 ищем решение (т.е. соединяем элементы). Запоминаем комплексные импеданс и напряжение в точке соединения (назовем ее точкой А).
Повторяем предыдущий пункт для двух оставшихся элементов, сводя линии от нее в точку Б.
Задаем в окно Питание фазированных решеток в GAL-ANA в качестве исходных данных импедансы и напряжения в точках А и Б. И снова обычным методом KB8I находим решение, соединяя уже не элементы, а точки А и Б.
Если элементов три, то второй пункт не делается, а в третьем, вместо данных точки Б берутся данные по третьему элементу.
Если элементов больше 4-х, то попарное сведение ветвей в древовидную структуру продолжается, до тех пор, пока все элементы не будут сведены в одну линию.
Чувствую, что не очень понятно и надо бы пример. Привожу, хотя антенны, подобные рассмотренной в примере мы будем изучать лишь спустя несколько параграфов.
Пример.
Имеем классическую антенну с активным питанием: четыре λ/4 GP, стоящие в углах квадрата со стороной l/4, излучение вдоль диагонали квадрата. Оптимизация источников совместно по критериям F/B (максимальная значимость) в направлении точно назад и по Ga (половинная значимость) дает результаты, показанные в табл. 9.1.1.
Табл. 9.1.1.
|
Элемент |
Источник |
Импеданс |
||
|
Напряжение, В |
Фаза, град. |
R, Ом |
jX, Ом |
|
|
1 |
1,66 |
– 56 |
25 |
28,6 |
|
2 |
0,95 |
– 37 |
13 |
– 20,7 |
|
3 |
0,95 |
– 37 |
13 |
– 20,7 |
|
4 |
0,2 |
0 |
– 7,5 |
– 3,7 |
Данные по второму и третьему источникам полностью совпадают, поэтому эллипсов получается три. Но в одной точке они, конечно, не пересекаются. Поэтому сведем сначала первый и четвертый элементы. Используем кабель RG213. Не забываем, что минимальная физическая длина кабеля от элемента до геометрического центра антенны должна быть не менее 0,18l, значит, минимальная электрическая длина с учетом КУ= 0,66 составит 0,18/0,66 = 0,27l.
Исходя из этого (а также из того, что в первом кабеле КСВ ниже, поэтому его можно брать длиннее) выбираем следующую точку сведения: 1-й кабель 0,904l, второй – 0,321l. Напряжение в этой точке (назовем ее A) параллельного соединения обоих кабелей составляет VА = 0,55 – 0,97 В, а импеданс ZА = 21 – j4,58 Ом.
Теперь сводим 2-й и 3-й элементы. Вообще-то в данном случае их данные одинаковы, поэтому в сведении они не нуждаются. Можно взять любые две линии одинаковой длины. Поэтому берем минимальные длины по 0,27l. Напряжение в этой точке (назовем ее Б) параллельного соединения обоих кабелей составляет VБ = –0,84 – 1,87 В, а импеданс ZБ = 44,2 – j50,5 Ом.
Теперь сводим вместе точки 1 и 2. Решение находится при длине первого кабеля 0,007l и второго 0,38l. В точке соединения получаем импеданс 11,2 + j1,4 Ом.
Простейшим Г-образным СУ из катушки 0,44 мкГн и конденсатора 840 пФ трансформируем получившийся импеданс в 50 Ом.
Рассчитанная система антенны показана на рис. 9.1.9 (забегая в конец следующего параграфа, скажу, что полная модель с линиями, изображенными на рис. 9.1.9 приведена в файле 40m-4square_line.gaa).
Физически антенная система выглядит так: от каждого элемента в центр, к коммутатору идут отрезки кабеля электрической длины по 0,27l. Все остальные отрезки кабеля переключаются в соответствии с выбранным направлением. Схему коммутатора не привожу, предполагается, что вы в состоянии самостоятельно ее разработать, в соответствии с логикой переключения длин и соединений кабелей. Если это не так, то вам, пожалуй, стоит повременить с подобными антеннами.
Итак, благодаря окну Питание фазированных решеток мы рассчитали систему питания. Теперь нам надо посмотреть, как ведет себя антенная система целиком. Для этого линии рассчитанной длины надо вставить в модель антенны. Этим мы и займемся в следующем параграфе.