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相控阵线圈的相位计算

(2011-02-20 13:49:57)
标签:

业余无线电

阵列

相位差

相控阵

波长

相角

ba4alc

分类: 天线

http://b66.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=d1a2b93c537656f326870cef69d01cef8ca9356ce1543bc8a29d0c07c2b89479e552bba3e5ae1a9b75a1cb9106ffca3cce3b0493a94953baa002d699abdca16a6721abcd4ecdd73df5bb22924967280868e91676&a=35&b=66


上次计算相控阵K9AY的时候用了mmana去凑相位,总觉得这是个很傻的方法,我需要找到这个有规律的公式,然后用mmana校核一下才是正道,上面的图表达了这个关系式,其中Δφ是个各单元间所需要的馈电相位差,d是单元间的间距(以波长为单位),Λ是波长,Θ是所需要的辐射方向。


Δφ=2π/Λ*d*SIN(Θ)


对于上次那个K9AY的馈电,前后两个单元的间距是28m=1.4*Λ /4,所以需要集中一个方向最大增益辐射时Δφ=2*π*1.4/4*SIN(90°)=0.7π=126°,左右两个单元的相位则应该是63°,也就是说辐射方向单元为-63°,中间单元为0°,后面的单元是63°。用mmana模拟一下:


http://b36.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=d1a2b93c537656f326870cef69d01cef14e4b81ef76eac3a13ec3cf22ce65cbcff367a7a2fc047eceb7486f10a7ed455eebdebdcb79c84577993846406cee73139f8b528c11a41bd34c4be471d5e7fb92e21d724&a=36&b=36


红色的是126°移相方案,参考对比的是我们先前用的180°移相,相比之下,一个增益高,一个FB高,还不好取舍。


如果我们考虑160m方案后会是什么结果呢?先计算一下160m是的最大增益移相角Δφ=2*π*1.4/8*SIN(90°)=0.35π=63°,这时候MMANA模拟结果如下:


http://b67.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=d1a2b93c537656f326870cef69d01cefb0cb894143de29bb0fd6fef3d856a8520b727e237138e973d870434cf980ff8fd4a30790ed5ce9420b48d4410c3c4a26e8afcc443c6b922cd0d78ba36b12986d14241945&a=66&b=67


增益的确大,但是和180°移相方案比,仍然是FB差,这个结果和我上次用蠢方法做出来的是一样的。如果是发射天线,没啥好说的,就用这个126°(63°160m)的结果,他增益最大。作为接收天线,牺牲一个db的增益,却能带来明显高得多的FB。


 


还是觉得没有搞清楚,再找一篇文章:


Endfire Array


如果阵列沿一字排开,这里的θ是指希望的指向和阵列排开的方向的夹角


http://b51.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=d1a2b93c537656f326870cef69d01cef837466be160e427794578adb0dd7ace1dc0a5748806ad76c9aa15777588c05cea510fef2922a0363dbb158f77ec588936ea482e7c4699eba35388670bec82cfb743b547a&a=52&b=51


计算相对简单一些,最强的信号强度是θ = 0o 时,最弱信号强度是θ = 90o


其中S是阵列间隔,当然阵列系数最大的时候 = 0o ,我们可以确定单元间的移相角 α:





最终的阵列系数AF计算如下:

http://b67.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=d1a2b93c537656f326870cef69d01cefae4b5019e9eab70540b9e9e8fcdeeb44af2dbcefd7a58da1c6eee0b73926b1a36c76461a3bec65203bad89e7dd3676f86850833ea6620681e0d1015b081545abb4d70cf0&a=67&b=67


一个6单元阵列在不同间隔下的辐射图:

http://b62.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=d1a2b93c537656f326870cef69d01cefe703fa0fe4104c21f719aa6f6ec421e7d27c83b1087526db190117b245fd7202a9fdc4848376eb7dac2bf30e01383efa017e1977f76208dc1616acca40d2ca7b6cc90a3f&a=36&b=62

 
算一下4K9AY放在左右两边的单元看看,他们和第一个单元的相位差α是多少

φ=2π/Λ*S*COS(Θ)+α


最大相位系数取0,S正好是4分之一波长,Θ是45°,0=2π*1/4*COS(45°)+α,α=-0.35π=63°,验算正确,哈哈。

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