Класический Helix

[gumel22]

Приветствую всех!
Вопрос может быть не новый, но я почему-то не смог найти на него ответа. Нарисовал Helix на 5 витков с шагом 33 мм по трубе с диаметром 40 мм. Добавил треугольник (катеты 17х71), гипотенуза - продолжение витков. Угол треугольника (к которому паять коннектор/провод) при этом огибает трубу более чем на пол витка. См.рисунок. Не пойму так должно быть или нет? Или может надо укорачивать витки на длину гипотенузы?

[VBM]

все правильно нарисовал - так и должно быть

[gumel22]

Вот спасибо.

Вопрос следующий (про калькулятор):

Значения по умолчанию:
Diametr 4.095371891762865 - это диаметр трубы (канализационной) + диаметр провода (витка)?
Sλ 3.2119917525773203 - это шаг витков?

т.е. если у меня труба 40 мм, провод 2.5 кв.мм. (без изоляции) d=1.785 мм, то в поле Diametr писать нужно: 4.1785. При этом я получу шаг витков 3.27718895691475 см, а усиление 20.090636132686064 dBi при 24 витках. Правильно ли я считаю?

И еще как влияет диаметр провода на эту антенну?

И еще, что интересного я заметил:
Шаг витков можно посчитать (мне так кажется) и без специального калькулятора по формуле: h = D*Pi/4, где:
h - искомый шаг витков;
D - диаметр по осям витков (D трубы + d провода);
Pi - 3.1415926535897932384626433832795...
разница со спец.калькулятором получается небольшой (десятые или даже сотые доли мм).
Это я к тому что некоторые ребята задавали много вопросов про трубу диаметром 50 мм...
Кто что думает по этому поводу?

[gumel22]

Блин, народ, я чего то туплю наверное... объясните пжлста про калькулятор... Что за столбцы: Scalar и Absolute??? запутался окончательно...

Я думал, что Absolute - это нормальные размеры, а Scalar - это какая то приведенная хрень.

Я вообще предлагаю сделать прогу (могу я на Delphi написать), чтобы все считалось, то что надо, все в картинках поясняющих..., ну еще лого Wi-Fi Krasnodar туда вставить. Кто знает помогите с формулами, с меня программа 100%. На худой конец можно и в Excel'e наваять, но это как то совсем уж просто...

[VBM]

Ну ... переделывать "чужой калькулятор" не вариант, а написать свой - другое дело - формул то валом - да еще можно почитать книжку К.Ротхаммеля (скачайте в "Закачках") там есть все формулы, причем нужно будет учесть еще и коэфф. укорочения если провод в ПВХ изоляции.

http://www.lan23.ru/wifi/helixOLD/helix.html
http://helix.remco.tk/

[gumel22]

Ну что могу сказать, полистал книжку К.Ротхаммеля, прочитал раздел про сприальные антенны. Сделал вывод, что Helix на трубе это в принципе какая то "пародия" на антенну из книжки. Диаметр витков должен быть меньше чем 40 мм... ну и соответственно все остальное тоже ни в какие ворота не лезет. Очень понравилась антенна на стр. 258-259 (HELIX х 4). К сожалению мало чего понял, тем более как все это дело можно привязать к канализационной трубе. Наверное вы решили меня запутать окончательно... Мое образование как бы прошло стороной мимо различного рода познаний в сфере электроники и тем более в чего то там такого электромагнитного. Я конечно могу это и поизучать и расширить тем самым уровень своего образования, но мне просто нужна хорошая аненна. Я полез в эти формулы лишь потому, что стремлюсь к тому чтобы теория совпадала с практикой. Можно конечно и не заморачиваться и сделать антенку по описанию (труба такая-то, провод - такой, шаг - эдакий и т.д.)...
Может есть умный человек, который сможет объяснить мне доходчивым языком что на что умножать или делить, программу можно будет написать и красиво оформить (это я смогу), а вот постигать заумные книжки, - нужно много времени, которго, к сожалению, нету...
Вы мне хотя-бы просто "на пальцах" раскажите про работу в калькуляторе: "там пишем столько, в поле таком-то пишем вот столько, смотрим туда то"... было бы неплохо очень. Ну или дайте ссылочку где такое написано.

[hex]

http://www.frccorp.com/industries_broadband.html

[gumel22]

Спасибо тебе конечно hex, но штука вот в чем:
Начал изучать книгу Ротхаммеля и антеннку например: http://http://helix.remco.tk/.
Столкнулся с тем, что в 1 и во 2 расчетах по-разному считаются геометрические параметры.

Диаметр спирали:
D = 0.31 * λ, где λ - длина волны (1-по Ротхаммелю)
D = l / 3.14, где l это тоже что и λ (2-по пред.ссылке)
Значения D не сильно разнятся в этом случае, так при f=2430 MHz имеем длину волны (λ или l) равной 123.457 мм. D по формуле (1) получаем = 38.272 мм, по формуле (2) D будет 39.298 мм. Разница = 1.026 мм.

Ладно, едем дальше. Шаг витков:
S = 0.24 * λ (1)
d = 0.25 * C, где C = D*3.14 (2)
Хочу прокомментировать второй расчет. Когда решили намотать проволоку на канализационную трубу вышло, что диаметр намотки будет отличаться от D = l / 3.14 (вторго расчета). И его (диаметр) просто "тупо" умножили на коэффициент 1.07 (which is 1.07 l). И продолжили расчет с новым D. Я считаю данное умножение на коэффициент просто недопустимым, поскольку мы, тем самым, "сбиваем" антенну на другой диапазон (около 2200 MHz)... Если же не умножать на коэффициент тогда выходит, что длина окружности в расчете (2) будет равна длине волны (наблюдается какая-то зависимость между физикой и геометрией, что по-началу меня подкупило..).
По расчетам (1) Ротхаммеля все предельно просто умножили на 0.24 и все тут. Но вскоре я обратил внимание на то, что длина одного витка у Ротхаммеля точно (ну или почти точно) совпадает с длиной волны!!! Так S = 0.24*123.457 = 29.630 мм. Длина витка выходит = sqrt( (3.14*D)^2 + S^2) = 123.831 мм, на 0.374 мм больше чем длина волны!

Где же правда? Я лично склоняюсь к расчетам Ротхаммеля.
Начал даже придумывать "правильную" антенну по книге Ротхаммеля, а не по какой то там канализационной трубе...
Подготовлю сейчас картинки 3D модели, покажу... (есть пара вопросиков)

[VBM]

длина одного витка у Ротхаммеля точно (ну или почти точно) совпадает с длиной волны!!! Так S = 0.24*123.457 = 29.630 мм. Длина витка выходит = sqrt( (3.14*D)^2 + S^2) = 123.831 мм, на 0.374 мм больше чем длина волны!

Где же правда? Я лично склоняюсь к расчетам Ротхаммеля.

А дело то все в том, что ... в книге изготовление Helix из праильных материалов - т.е. голый медный провод, во всех "наших" примерах провод в ПВХ изоляции (что в свою очередь вводит нужный коэфф.укорочения полотна антенны - какой коэфф. не спрашивай, т.к. для каждой изоляции он разный).

ИМХО, правильно делать по книге с воздушным диэлектриком. Только защита от влаги вносит "непонятки" и неработоспособность собираемых "нами" Helix-ов.

Из переписки...
В.: 2) как влияет ПХВ изоляция на проводе одножильном из алюминия диаметром 16мм на его электрическую длину ?
О.: 2. Влияет аналогично - вопрос только в степени влияния. Но что удлинняет электрическую длину - точно. И, кстати, о каких частотах речь-то ведем? - 16мм диаметр

[gumel22]

Не ну про голый провод это понятно. Изоляция просто "увеличивает" диаметр. Я то говорю про вообще разные методики расчета. Во втором расчете (при коэффициенте = 1) длина окружности по диаметру спирали = длине волны, а у Ротхаммеля длина самого витка (т.е. с учетом шага витков) совпадает с длиной волны. ВОТ где принципиальная разница (она то меня и волнует...)!

Предположим, что я могу изготовить антенну с "правильными" размерами диаметра и шага витков. Антенна будет НЕ НА ТРУБЕ. Какой метод расчета мне в этом случае использовать?

P.S. Я работаю конструктором-технологом в наружной рекламе. Доводилось делать всякую хрень (и большую и маленькую). У нас (у рекламщиков) есть различные материалы и технологии, которые можно в принципе применить для создания антенн. Про технологию плоттерной резки шаблонов из виниловой пленки для изготовления панельных антенн вы наверное уже читали. Планирую использовать в конструкции своего Helix'а монолитный поликарбонат, лазерную резку... Немного попозже выложу картинки 3D модели предполагаемой антенны.

[gumel22]

ВОТ смотрите чего наваял...
Есть такой материал - монолитный поликарбонат. Штука очень крепкая, из нее я планирую сделать основу для спирали. Примерно из таких деталей

можно собрать примерно такую вот антенну:



Планируется использовать (основные материалы):
1. МПК 3 мм (монолитный поликарбонат) + лазерная резка
2. Медная проволока 4 кв.мм.
3. Односторонний текстолит
4. Железо (труба профильная 20х20, уголок 40, листовое железо 3 мм)
5. Трубка медная с внешней резьбой (четвертьволновый трансформатор) внутр.диаметр предп. 9 мм
6. Метизы.

Из МПК склеивается основа (сечение в виде креста) для медной спирали. Детали из МПК выполняются методом лазерной резки, при этом обеспечивается максимальная точность в изготовлении. В деталях имеются спец. отверстия для прохода спирали. Несущая основа спирали крепится к текстолиту за счет специальных клипс. В передней части несущей конструкции МПК предусмотрено место для установки лазерной указки (на небольший расстояниях можно неплохо прицеливаться друг на друга). Спираль уходит в текстолит через медную трубку (четвертьволновый трансформатор для согласования сопротивления антенны с 50 омным питающим кабелем). Крепление антенны закрепляется к текстолиту с помощью 4-ех заклепок. В местах установки заклепок убирается медный слой фольги с текстолита (на всякий случай). Впрочем тут и так все видно, смотрите сами.

Если кому надо могу выложить исходный файл этой модели (AutoCAD 2006).

Есть пара моментов в которых я не уверен:

1. согл.трансформатор: по моим расчетам (я в этом еще сильно плаваю) у меня вышло соотношение D/d около 4 (D - внутренний диаметр трубка, d - внешний диаметр проволоки). Насколько я прав сказать не могу...

2. влагозащищенность данной антенны - тоже под вопросом.

Знающие люди подскажите чего нибудь путное...
Я знаю, что некоторые люди просчитывают свои антенны в какой-то программе. Дайте ссылочку, может лучше будет в этой программе придумывать антеннку?

[VBM]

ну в разделе Моделирование антенн - модели и т.д.

[gumel22]

Спасибо, решил использовать HFSS, не могу правда пока скачать...
Ну, а про методику расчета, что вы мне все таки можете сказать?

[gumel22]

Упс, предложенная модель антенны - не совсем удачный вариант, с точки зрения стоимости изготовления. Как выяснилось, при лазерной резке МПК выделяются газы (продукты горения), которые могут испортить линзу лазера. Альтернативный вариант изготовления деталей и МПК - фрезерная ЧПУ резка. Но она дорогая... Решил просчитать оптимальный helix на трубе моя тема в моделировании антенн, разработал проект Helix'а для HFSS. Проект полностью основан на параметризированном создании модели. Кому интересно заходите.

Эту тему можно закрыть. Всем спасибо!