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永远的FM 2023-11-10 22:38

请教关于2根GP构成的相控阵的问题(9楼开始实战)

打算用2根全尺寸GP在40米波段做单方向的相控阵,类似如下结构:
http://www.on8im.be/en/homemade/homebuilt-antennas/54-2-phased-verticals-array-40m.html
在这个文章中对天线系统调试和阻抗匹配没有专门提及,只说“系统驻波应该比较小”。
但另一篇文章讲到组成的系统馈电阻抗大约25欧左右,需要一个简易天调做阻抗匹配:
https://hamsignal.com/blog/2-element-vertical-phased-array-my-first-attempt   (需要科学上网),关键内容截图如下:
[attachment=788570]

所以想问问朋友们,特别是做过这种有经验的,这种天线系统需要专门阻抗匹配吗?最好是有实操经验的。

bg3ila 2023-11-11 09:51
https://m.book118.com/html/2020/1028/8014110051003011.shtm

从第26页开始,到38页。

李勃 2023-11-11 11:02
非常专业的无线电知识

bd1iij 2023-11-12 23:01
看过大神的文章,讲述了RDF信噪比,如果没有条件架设如几个波长BV天线,那么4SQ是个不错的选择,2单元相控阵可能旁波和方向选择上和4SQ有一点点差距,但是也是一个不错的选择,如果很在乎电抗部分,那么就网络匹配消掉,如果不高能接受,那么也不用特在意。我的个人观点,如果有错误请大佬们拍砖更正。

BI7KEN 2023-11-13 12:01
2元相控阵我玩过。
[attachment=788645]
[attachment=788646]
[attachment=788647]
[attachment=788648]
[attachment=788649]

照葫芦画瓢,可以玩。
如果进一步精确,需要做阻抗匹配。用网络来消除阻抗虚部。

永远的FM 2023-11-14 08:53
BI7KEN:2元相控阵我玩过。
[图片]
[图片]
[图片]
[图片]
....... (2023-11-13 12:01) 

我就记得你搞过这种东西。
天线到移相器的电缆应该用1/4波长或3/4波长的电缆(除非专门需要将天线纯电阻转换成电阻电抗分量,就需要特殊长度电缆,否则要用1/4波长倍数关系电缆)

永远的FM 2023-11-14 08:55
这段时间和VR2KW黄师傅讨论了一下,决定用LC移相网络来做。移相出来是90度相位差,而仿真可知最佳相位差在100-120度之间。90度能用也有前后比,后瓣幅度稍大且仰角比较高。先试一下,看下周比赛前能不能搭起来。
通过ADS分析可知,2个馈电电阻分量接近且非50欧的谐振天线(馈电电抗为0)如果用馈线移相法会产生新电抗分量,用LC移相没有电抗分量而且移相出来的馈电电阻接近50欧。LC虽然制作复杂但对电台比较友好。对于我当前情况,还是用LC移相做比较好。

BI7KEN 2023-11-14 11:05
《天线手册》
[attachment=788653]

第8章 多元阵列
有实例,你可以参考一下。

这是2元相控阵 移相和间距产生的水平面场波瓣图。



可以用天线相关软件模拟一下。找一下合适参数。
很久以前玩的。
其实 四方阵更方便一些。《天线手册》里有具体的制作方法。以及用馈线匹配阻抗方案和自动控制。

刘子虎 2023-11-15 13:29
有种天线叫half square antenna,还有个bobtail curtain antenna,可以端馈,不用地网。不知道行不行。

永远的FM 2023-11-15 17:17
开始实战。实战依据为TK4EP的4SQ设计文档,只使用其中的90度移相电路。
[attachment=788717]

制作2单元相控阵,需要2条1/4波长电气长度的50欧馈线。我买了一些50欧 -5馈线,经过测量,缩短系数为0.63。在7.05MHZ的1/4电气长度应该为7.1米左右。先裁7.3米电缆,电缆一端做一个接头,接到矢网上,通过精细剪裁(每次咔嚓3-5cm)使7.05MHZ的电抗分量为0即可。这个可以不用矢网,有一个比较精确的矢量天分也可以。7.05MHZ如果测得不太准,可以在3倍频(21.15MHZ)上测量。剪裁好之后做好接头。
[attachment=788720][attachment=788721]

BI7KEN 2023-11-16 11:09
永远的FM:
开始实战。实战依据为TK4EP的4SQ设计文档,只使用其中的90度移相电路。
[图片]
制作2单元相控阵,需要2条1/4波长电气长度的50欧馈线。我买了一些50欧 -5馈线,经过测量,缩短系数为0.63。在7.05MHZ的1/4电气长度应该为7.1米左右。先裁7.3米电缆,电缆一端做一个接头,接到矢网上,通过精细剪裁(每次咔嚓3-5cm)使7.05MHZ的电抗分量为0即可。这个可以不用矢网,有一个比较精确的矢量天分也可以。7.05MHZ如果测得不太准,可以在3倍频(21.15MHZ)上测量。剪裁好之后做好接头。
[图片]
.......

其实四分之一波长90度的移相,用75欧姆馈线,二分之一波长180度移相用50欧姆馈线,这样容易匹配。
[attachment=788740]


[attachment=788741]

如果有出入,可以做相应网络。


应该是这样的。

BI7KEN 2023-11-16 11:25
永远的FM:
开始实战。实战依据为TK4EP的4SQ设计文档,只使用其中的90度移相电路。
[图片]
制作2单元相控阵,需要2条1/4波长电气长度的50欧馈线。我买了一些50欧 -5馈线,经过测量,缩短系数为0.63。在7.05MHZ的1/4电气长度应该为7.1米左右。先裁7.3米电缆,电缆一端做一个接头,接到矢网上,通过精细剪裁(每次咔嚓3-5cm)使7.05MHZ的电抗分量为0即可。这个可以不用矢网,有一个比较精确的矢量天分也可以。7.05MHZ如果测得不太准,可以在3倍频(21.15MHZ)上测量。剪裁好之后做好接头。
[图片]
.......

其实四分之一波长90度的移相,用75欧姆馈线,二分之一波长180度移相用50欧姆馈线,这样容易匹配。
[attachment=788743]


[attachment=788744]


如果有出入,可以做相应网络。


应该是这样的。

如果你采用2功分器原理来搭建。
[attachment=788742]

需要注意天线1和2的间距。
间距和辐射波瓣方向有关系。





bg8amg 2023-11-16 13:50
嗯,其实试过拉杆GP旁边直接插一根拉杆,仿半八木结构,也有增益和方向性。不过没对比过和阵列的差别

BD7IS 2023-11-16 14:50
40米水平和垂直的相控,都搞过。效果还是有一点点。但不要抱太大希望。平地噪音太大了。当然我两次测试在高山顶,噪音相对对一些

永远的FM 2023-11-16 15:05
BI7KEN:其实四分之一波长90度的移相,用75欧姆馈线,二分之一波长180度移相用50欧姆馈线,这样容易匹配。
[图片]
....... (2023-11-16 11:25) 

2根75欧并联组成37.5欧中间匹配器用来匹配25欧阻抗是个不错选择

永远的FM 2023-11-16 15:09
bg8amg:嗯,其实试过拉杆GP旁边直接插一根拉杆,仿半八木结构,也有增益和方向性。不过没对比过和阵列的差别
 (2023-11-16 13:50) 

我理解是如果用倒V或垂直DP可以有类似八木的效果,但地网GP应该效果不太好。需要强制给2个天线制造相位差馈电

永远的FM 2023-11-16 15:10
BD7IS:40米水平和垂直的相控,都搞过。效果还是有一点点。但不要抱太大希望。平地噪音太大了。当然我两次测试在高山顶,噪音相对对一些 (2023-11-16 14:50) 

鹏爷别打击我,还没出师

BI7KEN 2023-11-17 11:49
其实对于天线的理解,只有真正做过相控阵列,才能到一个新的高度。
天线毕竟是一个系统工程。
传输线的阻抗匹配,传输线的相位匹配,
阵子的阻抗匹配,阵子相位匹配,
2元相控阵,天线1和天线2之间的互感,影响阻抗。等等一系列问。都需要解决。
这样把所有问题都解决,才能真正的理解天线。
需要庞大的知识量及动手能力和测量设备。
阵列搞起来,比单一天线困难多了。
这也是业余圈内很少人搞的原因。
关键是搞不定啊。

bg8amg 2023-11-20 09:12
永远的FM:我理解是如果用倒V或垂直DP可以有类似八木的效果,但地网GP应该效果不太好。需要强制给2个天线制造相位差馈电 (2023-11-16 15:09) 

仿真软件显示是有类似八木的效果,在理想地面下更加明显。实际架设通过FT8参考也体现了方向性和一定的增益,

永远的FM 2023-11-20 13:50
已经做好了移相网络盒。使用LC方案。电容为2组,每组100+47+68P ATC100B电容组合,电感为2根1.2mm漆包线用热缩管包起来绕在T130-2磁环上。
调试时在2个天线端口和吸收负载端口都用50欧电阻端接,用网络分析仪测量输入口阻抗,并用2通道示波器观察2个天线口上波形(使用10X探头)
通过调节电容容量使2个天线口上的波形(信号)幅度尽量接近,然后调整电感线圈松紧(电感量)使输入阻抗尽量接近50欧。如果带有一点点感性电抗属于正常。
然后给两个天线口接上50欧功率假负载,用100W功率输入网络盒,用功率表测量2个天线口输出功率,如果有明显差异(相差大于10W以上)就需要微调两个电容容量,使2个天线口输出功率尽量一致。而且调整电容容量以后还要微调电感感值以保证阻抗匹配。电容越大,电感感值需相应增大。
在输入馈电M座上连接一个FT50-61磁环绕的60uH电感,用它对继电器进行馈线隔离式馈电,用于切换天线方向。
[attachment=788869][attachment=788867][attachment=788870][attachment=788868]

肥M 2023-11-20 15:33
永远的FM:鹏爷别打击我,还没出师 (2023-11-16 15:10) 

试试便知,之前成功率底啊!

永远的FM 2023-11-20 15:57
肥M:试试便知,之前成功率底啊! (2023-11-20 15:33) 

关键要能听到,我认为听得到就成功了80%

BD8CS 2023-11-21 12:53
好像用馈线比较方便

永远的FM 2023-11-21 16:15
BD8CS:好像用馈线比较方便 (2023-11-21 12:53) 

对于非50欧的GP(一般阻抗在35-40欧之间)馈线移相会产生电抗分量,不太好处理,我的现场没有天调,电台天调也有问题用不了,所以用LC移相好一点

永远的FM 2023-11-28 21:11
这次CQWWCW比赛,实践了2单元GP相控阵,实际使用感觉是,有明显方向性。
比赛期间架设方向为330度,即正面对准欧洲,背面覆盖大洋洲,放弃北美和日本。说是放弃,实际比赛时美国也能通联,抓到系数就够了,其他靠欧洲来凑。
2根GP分别为10米大拉杆和10米抄网杆挂电线拉的GP。按照网上的参数,2根1/4波长GP均调整谐振在工作频率上。2根GP相距1/4波长。
移相器内有交叉继电器,可以通过馈线进行直流12V馈电控制选择2根GP交叉接入以调转天线方向。GP地网使用电脑排线制作,1/4波长,每根GP有6组排状地网。
单独测试两根GP阻抗为40和48欧。线GP谐振带宽比较窄。两根GP接入移相器后,在7.05MHz测试馈电驻波分别为1.5和1.8,不太理想。
后来发现在7.5MHz的馈电驻波比较好,分别为1.2和1.5。后来VR2KW黄师傅说GP和1/4波长馈线对应频率应该比实际工作频率低4-6%,尝试在天线根部加感,没有效果。
我算了一下,现在驻波最低频率大约就比预期工作频率高5%。
说完测试数据,说说效果。
100W功率,听欧洲信号都不错,方向性很明显,背对着能勉强听到,正对听的就非常强了。只要能听到的,一般一两炮都能叫到。但GP天生噪音太大,决定了这个天线只适合在噪音不大的地方用。
[attachment=789267][attachment=789268][attachment=789270][attachment=789269]

bg6sqh 2024-11-12 15:51
搬个板凳,静下心慢慢学习中


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