4NEC2: моделирование симметричного волновода

[yurik82]

Волновой импеданс симметричной линии рассчитывается по формуле:


Z=320, при d=5mm @ D=36mm

Чтобы разобраться с моделью такой линии в 4NEC2, создал как можно проще модель - два диполя, как в книге Харченко 1968 года:




Каждый из диполей имеет Z=323 -j0.31 @ 600 МГц


Промежуток для запитки 36 мм. Вставляю туда отрезок 36 мм, устанавливаю его как "Voltage source", "Char impedance" ставлю на 320?, получаю КСВ=1.01

Потом добавляю верхний волновод, d=5 @ D=36. Его расчетный импеданс 320? и он согласован с таким диполем.

Передвигаю отрезок запитки из диполя на конец этой линии, выходной импеданс ожидаю Z=320 -j0, т.к. линия согласована, а значит не работает как трансформатор сопротивлений



КСВ=1.06, работает как я ожидал.

Далее соединяю обе антенны в стэк. ожидаю что сложение двух Z=320 -j0 даст на выходе Z=160 -j0



Но вместо этого получаю Z=197+j126 и КСВ>2 (на 160? "Char impedance")


Что надо изменить в модели, чтобы получить КСВ=1

CE
SY vibrW=0.4380
SY vibrWireRad=0.005
SY vibrH=0.08
SY gap=0.072
SY vStack=0.6
GW  1   3   0   -gap/2  0   0   gap/2   0   vibrWireRad
GW  2   5   0   vibrW/2 -vibrH/2+vStack/2   0   gap/2   -vibrH/2+vStack/2   vibrWireRad
GW  3   5   0   -vibrW/2    -vibrH/2+vStack/2   0   -gap/2  -vibrH/2+vStack/2   vibrWireRad
GW  4   7   0   -vibrW/2    vibrH/2+vStack/2    0   vibrW/2 vibrH/2+vStack/2    vibrWireRad
GW  5   3   0   -vibrW/2    -vibrH/2+vStack/2   0   -vibrW/2    vibrH/2+vStack/2    vibrWireRad
GW  6   3   0   vibrW/2 vibrH/2+vStack/2    0   vibrW/2 -vibrH/2+vStack/2   vibrWireRad
GW  12  5   0   vibrW/2 vibrH/2-vStack/2    0   gap/2   vibrH/2-vStack/2    vibrWireRad
GW  13  5   0   -vibrW/2    vibrH/2-vStack/2    0   -gap/2  vibrH/2-vStack/2    vibrWireRad
GW  14  7   0   -vibrW/2    -vibrH/2-vStack/2   0   vibrW/2 -vibrH/2-vStack/2   vibrWireRad
GW  15  3   0   -vibrW/2    -vibrH/2-vStack/2   0   -vibrW/2    vibrH/2-vStack/2    vibrWireRad
GW  16  3   0   vibrW/2 vibrH/2-vStack/2    0   vibrW/2 -vibrH/2-vStack/2   vibrWireRad
GW  20  7   0   -gap/2  -vibrH/2+vStack/2   0   -gap/2  0   vibrWireRad
GW  21  7   0   gap/2   -vibrH/2+vStack/2   0   gap/2   0   vibrWireRad
GW  22  7   0   -gap/2  vibrH/2-vStack/2    0   -gap/2  0   vibrWireRad
GW  23  7   0   gap/2   vibrH/2-vStack/2    0   gap/2   0   vibrWireRad
 
GS  0   0   0.499667
GE  0
GN  -1
EK
EX  0   1   2   0   1   0   0
FR  0   10  0   0   600 0.1
EN

Пробовал использовать вместо структурных проводников (Wire) - инструмент Tr-Lines

Вот оба этажа имеют Z=400 -j0, к ним подвёл две TL по 400 каждая.
Вроде должно давать 200 -j0 на выходе, но получается 168 -j 22.3
Если одну TL убрать, то Z=345+j7.94 (вместоо 400 +j0)

CE
SY vibrWireRad=0.00859
SY scrWireRad=0.00287
SY feedWireRad=0.00358
SY whiskerL=0.4442
SY gap=0.1
SY angle=33
SY Ly=cos(angle/2)
SY Lz=sin(angle/2)
SY dH=0.05
SY dX=0.2455
SY dW=1
SY LipsL=0.25
SY LipsA=30
SY LipsX=sin(LipsA)*LipsL
SY LipsY=cos(LipsA)*LipsL
SY vStack=0.6
GW	10	1	0	gap/2	vStack/2	0	-gap/2	vStack/2	feedWireRad
GW	11	1	0	gap/2	-vStack/2	0	-gap/2	-vStack/2	feedWireRad
GW	1	1	0	gap/2	0	0	-gap/2	0	feedWireRad
GW	2	7	0	gap/2	vStack/2	0	whiskerL*Ly	whiskerL*Lz+vStack/2	vibrWireRad
GW	3	7	0	gap/2	vStack/2	0	whiskerL*Ly	-whiskerL*Lz+vStack/2	vibrWireRad
GW	4	7	0	-gap/2	vStack/2	0	-whiskerL*Ly	whiskerL*Lz+vStack/2	vibrWireRad
GW	5	7	0	-gap/2	vStack/2	0	-whiskerL*Ly	-whiskerL*Lz+vStack/2	vibrWireRad
GW	6	7	0	gap/2	-vStack/2	0	whiskerL*Ly	whiskerL*Lz-vStack/2	vibrWireRad
GW	7	7	0	gap/2	-vStack/2	0	whiskerL*Ly	-whiskerL*Lz-vStack/2	vibrWireRad
GW	8	7	0	-gap/2	-vStack/2	0	-whiskerL*Ly	whiskerL*Lz-vStack/2	vibrWireRad
GW	9	7	0	-gap/2	-vStack/2	0	-whiskerL*Ly	-whiskerL*Lz-vStack/2	vibrWireRad
GW	100	13	-dX	-dW/2	10*dH	-dX	dW/2	10*dH	scrWireRad
GW	101	13	-dX	-dW/2	9*dH	-dX	dW/2	9*dH	scrWireRad
GW	102	13	-dX	-dW/2	8*dH	-dX	dW/2	8*dH	scrWireRad
GW	103	13	-dX	-dW/2	7*dH	-dX	dW/2	7*dH	scrWireRad
GW	104	13	-dX	-dW/2	6*dH	-dX	dW/2	6*dH	scrWireRad
GW	105	13	-dX	-dW/2	5*dH	-dX	dW/2	5*dH	scrWireRad
GW	106	13	-dX	-dW/2	4*dH	-dX	dW/2	4*dH	scrWireRad
GW	107	13	-dX	-dW/2	3*dH	-dX	dW/2	3*dH	scrWireRad
GW	108	13	-dX	-dW/2	2*dH	-dX	dW/2	2*dH	scrWireRad
GW	109	13	-dX	-dW/2	dH	-dX	dW/2	dH	scrWireRad
GW	110	13	-dX	-dW/2	0	-dX	dW/2	0	scrWireRad
GW	111	13	-dX	-dW/2	-dH	-dX	dW/2	-dH	scrWireRad
GW	112	13	-dX	-dW/2	-2*dH	-dX	dW/2	-2*dH	scrWireRad
GW	113	13	-dX	-dW/2	-3*dH	-dX	dW/2	-3*dH	scrWireRad
GW	114	13	-dX	-dW/2	-4*dH	-dX	dW/2	-4*dH	scrWireRad
GW	115	13	-dX	-dW/2	-5*dH	-dX	dW/2	-5*dH	scrWireRad
GW	116	13	-dX	-dW/2	-6*dH	-dX	dW/2	-6*dH	scrWireRad
GW	117	13	-dX	-dW/2	-7*dH	-dX	dW/2	-7*dH	scrWireRad
GW	118	13	-dX	-dW/2	-8*dH	-dX	dW/2	-8*dH	scrWireRad
GW	119	13	-dX	-dW/2	-9*dH	-dX	dW/2	-9*dH	scrWireRad
GW	120	13	-dX	-dW/2	-10*dH	-dX	dW/2	-10*dH	scrWireRad
GS	0	0	0.349417
GE	0
GN	-1
EK
EX	0	1	1	0	1	0	0
TL	10	1	1	1	400	0	0	0	0	0
TL	11	1	1	1	400	0	0	0	0	0
FR	0	10	0	0	858	0.1
EN

Как всё таки правильно в 4NEC2 делать суммирование из 2 симметричных линий, желательно не TL, а как структурные проводники.

[lipton]

yurik82, всё это хорошо, НО! Когда Вы дойдёте до практического воплощения двухпроводной линии, то тут и начнутся "танцы с бубном"! Особенно в плохую погоду.

[yurik82]

yurik82, всё это хорошо, НО! Когда Вы дойдёте до практического воплощения двухпроводной линии, то тут и начнутся "танцы с бубном"! Особенно в плохую погоду.

О технологической части и недостатках я знаю.
Меня пока теоретический вопрос интересует, а не практический.

Или я что-то неправильно понимаю в теории, или 4NEC2 имеет какие-то ограничения с такими линиями.

[lipton]

С теоретической т.з. там всё гладко...

[yurik82]

С теоретической т.з. там всё гладко...

так вот и спрашиваю где выше у меня ошибка, что надо изменить в модели с 2 диполями чтобы получить КСВ=1

если на такой тройник, как у Харченко, приходят 2 x Z=300 +j0, то результирующий какой будет? Z=150 + j0?

[uve]

так вот и спрашиваю где выше у меня ошибка, что надо изменить в модели с 2 диполями чтобы получить КСВ=1

если на такой тройник, как у Харченко, приходят 2 x Z=300 +j0, то результирующий какой будет? Z=150 + j0?

Юрик 82, думаю, ошибка Ваша в том, что оперируете понятиями НЧ технологии. Не учитываете, что диполи находятся в электромагнитной связи друг с другом, да и двухпроводная линия для 600 МГц имеет в лямбдах слишком большой разнос. И значит будет иметь повышенное паразитное излучение. Т.е. рассчитанные отдельно диполи и линии при объединении с схему будут иметь другие импедансы. Корректируйте геометрию диполей и линий при установке общего порта для всей схемы.
С НЕКом я не работал, а ММАНА импедансы близко расположенных проводов( линий) считает не точно.

[yurik82]

Не учитываете, что диполи находятся в электромагнитной связи друг с другом

Учитываю. Я подбирал X=0 и R=320 с нарисованным зеркальным диполем (если его убрать, то R и X изменятся)

да и двухпроводная линия для 600 МГц имеет в лямбдах слишком большой разнос. И значит будет иметь повышенное паразитное излучение

Оно влияет на импеданс или только на КПД?

Т.е. рассчитанные отдельно диполи и линии при объединении с схему будут иметь другие импедансы.

Диполи рассчитаны с учетом существования второго диполя и даже верхней первой линии. Пока не рисую нижнюю половину линии - КСВ=1.01

Как только соединяю нижнюю половину - результат резко отличается от предсказаний. Сложение 2 одинаковых сопротивлений это делить на 2, или корень из произведения (т.е. то же для двух одинаковых)

Даже на рисунке из книги Харченко меня смущает, что его линия на 550-600 Ом, это умышленно или ошибочно.

Корректируйте геометрию диполей и линий при установке общего порта для всей схемы.
С НЕКом я не работал, а ММАНА импедансы близко расположенных проводов( линий) считает не точно.

Подобрать параметры общей схемы я то могу, но меня пока смущает - правильно ли вообще работает NEC с такими линиями.
Или правильно будет только с Tr-Lines, а если их рисовать как structured wires, то может быть неправильно?

[Aleks07111971]

так вот и спрашиваю где выше у меня ошибка, что надо изменить в модели с 2 диполями чтобы получить КСВ=1

если на такой тройник, как у Харченко, приходят 2 x Z=300 +j0, то результирующий какой будет? Z=150 + j0?

Да.

[uve]

Учитываю. Я подбирал X=0 и R=320 с нарисованным зеркальным диполем (если его убрать, то R и X изменятся)

1 Не увидел нагрузку второго диполя, без неё расчёт не корректен.

Оно влияет на импеданс или только на КПД?
2 Раз есть излучение, значит есть и ЭМСвязь

Диполи рассчитаны с учетом существования второго диполя и даже верхней первой линии. Пока не рисую нижнюю половину линии - КСВ=1.01
3 см. пункт 1
Как только соединяю нижнюю половину - результат резко отличается от предсказаний. Сложение 2 одинаковых сопротивлений это делить на 2, или корень из произведения (т.е. то же для двух одинаковых)
4 Делить на 2, если построение и расчёт корректен.
Даже на рисунке из книги Харченко меня смущает, что его линия на 550-600 Ом, это умышленно или ошибочно.

5 посмотрю завтра, сегодня уже спать пора.
Подобрать параметры общей схемы я то могу, но меня пока смущает - правильно ли вообще работает NEC с такими линиями.
Или правильно будет только с Tr-Lines, а если их рисовать как structured wires, то может быть неправильно?

6 Думаю лучше считать с геометрией линии, хотя НЕКом я не пользовался. Укажите геометрию линии и результат расчёта, завтра в HFSS просчитаю - сравним результаты.

[TUL]

Ща навру.
-имхо Что-то смущает ваша модель.
Вы сначала не нагрузили второй вибратор, потом нагрузили и пытаетесь сложить. Разное слияние/влияние в итоге получается.

[shmel]

ну, во-первых и вам доброго времени суток :)
а во-вторых, что там у вас с длинами линий, все как у Харченко?

[yurik82]

Укажите геометрию линии и результат расчёта, завтра в HFSS просчитаю - сравним результаты.

[yurik82]

а во-вторых, что там у вас с длинами линий, все как у Харченко?

Добрый день. Длины линий у меня произвольные лишь бы равные. У Харченко эти линии специально сделаны как трансформатор? (несогласованная линии четко расчитанной длины) Или там любая длина (не обязательно кратчайшим путём), т.к. линия согласована?

[uve]

Добрый день. Длины линий у меня произвольные лишь бы равные. У Харченко эти линии специально сделаны как трансформатор? (несогласованная линии четко расчитанной длины) Или там любая длина (не обязательно кратчайшим путём), т.к. линия согласована?

Юрик, Вы слишком исказили схему задуманного Константином Павловичем. У него разнос диполей около 1L( выбор по критерию формирования ДН) . Длина линий у него 0.5L для средней рабочей частоты, поэтому величина их сопротивления не критична.
Константин Павлович все свои конструкции проверял на приборах. Даже КВ антенны от масштабировал для частот около 1 ГГц и у нас перед учебным корпусом на открытой площадке снимал характеристики антенны.
В Вашей редакции схемы, вместо трансформатора 1:1 получили 0.25L трансформатор. А сократив расстояние между диполями, сильно изменили входные импедансы антенн.
Расчёт для сравнения выложу немного позже.

[yurik82]

Значит модель Харченко здесь неуместна. Меня интересует согласованная линия произвольной длины.


Вот заменил wires на TR-Line (320 Ом).

Результат изменился с Z=127+j126 на Z=247 -j 40.8