Антенны , облучатели 24ГГц

[UX7V]

 Добавлю еще.

 У меня нет сомнений в правильности работы показанного мной фторопластового конуса-согласователя.

 Очень много известных и безвестных людей занимались отработкой показанного СВЧ-узла, работающего, к тому же, на тысячах летавших и до сих пор летающих самолетов и, с моей точки зрения, воплощающем в себе  конструктивное решение, вполне подходящее для нашего случая.

 Конечно, сегодня есть возможность, отбросив по незнанию предыдущий опыт работы и обставившись  компьютерами с математическими моделями и пользуясь сложными математическими расчетами решить поставленную задачу заново, но я бы не стал этого делать а, отбросив отвлекающие от основной задачи расчеты и воспользовавшись принципом подобия, решил бы это так, как описал выше.

 Что касается выбора типоразмера трубки для круглого волновода, то для отдельных узлов я уже давно выбрал для себя медную трубку с внутренним диаметром 10 мм, используемую для монтажа кондиционеров. Мне было так удобно из конструктивных соображений (чуть позже покажу фото), хотя на 24 ГГц может работать  трубка меньшего диаметра - 8 мм, что и показано в Ваших расчетах.
 
 Для проверки согласования (при желании) сегодня вполне возможно приобрести циркулятор или еще лучше вентиль этого диапазона частот и пристроить к порту с нагрузкой маленький детектор. Понадобятся и технологические волноводы - их тоже не сложно спаять.
 

[UX7V]

 Вот пример практического применения трубки с внутренним диаметром 10 мм в качестве волновода для диапазона 24 ГГц и 47 ГГц, а также в качестве лучевода для диапазона 76 ГГц.

 Как видно на снимке слева, отрезок трубки спаян с отрезком прямоугольного волновода, в котором размещен поляризационный фильтр диапазона 24 ГГц, поэтому  внутренний диаметр трубки  должны быть близок к внутреннему размеру волновода.

 Справа - волноводный щелевой мост на частоту накачки ок. 15.6 ГГц, объединенный с двумя гармоническими смесителями трансвертеров на 47 и 76 ГГц. Две маленьких трубки, припаянные к прямоугольному волноводу, - волноводы на 47 и 76 ГГц.

 Фторопластовый согласователь применен мной и в облучателе антенны на 47 ГГц, конррефлектор которого показан на втором фото в разобранном виде.

[Mildi]

У меня нет сомнений в правильности работы показанного мной фторопластового конуса-согласователя.

Николай, сомнений у меня тоже нет в его работе, но вот есть сомнения в правильности подхода в простом масштабировании.
Не спрашивайте почему, объяснить не могу, из за недостатка заний в теории их работы.
Просто инстинкт подсказывает что не надо так делать (а он меня еще никогда не подвел), хотя решение простое и заманчивое.
Можно еще проще превратить его в диэлектрический волновод, тогда не понадобится никаких трубок, просто кусок диэлектрика от порта в нужную точку и закончить его конусом являющимся диэлектрической антенной.

Но сейчас нужно простое гарантированно рабочее решение. Чтоб было как можно меньше возможных неожиданностей.
Остальные эксперементы можно провести потом.

10мм трубки у меня есть, но в них могут для 1,25см волны возникать и высшие моды. 9,4мм это получается максимально рекомендуемый диаметр. В моем рассчете как раз и взят диапазон допустимых диаметров, если взять ниже этого диапазона то он будет запредельный если взять больше этого диапазона возможно возбуждение и распространение других мод.

[R6DZ Александр]

Просто инстинкт подсказывает что не надо так делать (а он меня еще никогда не подвел), хотя решение простое и заманчивое. Можно еще проще превратить его в диэлектрический волновод, тогда не понадобится никаких трубок, просто кусок диэлектрика от порта в нужную точку и закончить его конусом являющимся
диэлектрической антенной.

       Николай и Василий, заинтриговали. Нет, ничего личного, просто раскажите
где припаять и где подкрутить.

[Mildi]

просто раскажитегде припаять и где подкрутить.

что именно? мы тут просто несколько решений обсуждаем.

[UX7V]

 Василий, приветствую!

 Инстинкт - дело хорошее, но  термин это не технический.

 Второе возможное решение я уже описывал - это когда фторопластовый вкладыш выполняется только в корпусе приемопередатчика, а между круглым волноводом облучателя и приемопередатчиком устанавливается фланец, с отвертием промежуточных размеров, который будет выполнять роль четвертьволнового трансформатора. Можно реализовать при желании и многоступенчатый трансформатор или имеющий органы подстройки в виде штырей.

 Третье решение - плавный переход,- мы его тоже обсуждали.

 Четвертое решение - самое простое решение - вообще никаких переходов, а круглый волновод, оконцованный фланцем, подстыковывется прямо к приемопередатчику, - тоже будет как - то работать,- мы это тоже обсуждали.

 С чего начинать это уже Ваше решение, но проблема здесь не в количестве паразитных волн (они появятся несомненно, но их работу Вы не увидите), а в устойчивой работе (без возбудов) приемной и передающей частей.

 Поздравляю с наступающим Новым Годом и надеюсь, что светлая мысль по выбору решения придет к Вам за праздничным бокалом шампанского!

 Желаю успехов в Новом Году!

[Mildi]

а между круглым волноводом облучателя и приемопередатчиком устанавливается фланец, с отвертием промежуточных размеров, который будет выполнять роль четвертьволнового трансформатора.

Николай приветствую.
Вот этот вариант и есть в расчетах, там как раз необходимые размеры и высчитаны, красным выделены тот случай где они являются промежуточными.

Николай Вас также с наступающим.

[UX7V]

 Василий, у меня опять в руках планшет и Вашего файла я не вижу, но надеюсь, что в расчете все верно - в фланце должно быть овальное отверстие с промежуточными размерами между D = 8 mm и волноводом WR 28.
 Длина перехода должна соответствовать четверти длины волны в этом (промежуточном) волноводе. Без расчета могу сказать, что размер окна в переходе будет примерно 5 х 8 мм, а вот длину надо посчитать.

[Mildi]

Там в расчете берутся волновые споротивления волноводов кторые нужно согласовать. (для WR-28 c зааполнением и круглым 8мм получается 200Ом и 1864Ом)
Потом вычисляется требуемое волновое для трансформатора. как квадратный корень из произведения сопротивлений.(611Ом)
потом беретсят требуемое сопротивление и высчитывается длинна волны в волноводе которую надо иметь при заданном сопротивлении трансформатора (20мм). По этой длинне волны вычисляется необходимая критичная (15,8мм). ну а по ней размеры для прямоугольного сечения (7,9мм х 3,96мм).
Углы можно скруглить без проблемм так как в вычислении волновых сопротивлений учитывается только отношение сторон, для круглого волновода также как и для квадратного формулы одинаковые получаются.
Ну и по длинне волны необходимой нам в трансформаторе вычисляется длинна трансформатора как 1/4 (5мм)

меня вот беспокоит только правильно ли я взял формулы для определения волновых сопротивлений, уж очень мутно все расписано на этот счет.

[UX7V]

 Василий, я почти угадал, поскольку будут размеры 4 х 8 мм или 5 х 8 мм - принципиальной разницы нет.
 
 За погрешность вычислений волновых сопротивлений беспокоится не стоит, поскольку если ошибка есть в обеих случаясь, то она одинакова, а формула вычисления волнового сопротивления трансформатора  одинаковую ошибку автоматически исключает.

 Изготовить фланец - трансформатор не представляет проблемы из латунной или алюминиевой болванки, в которой фрезой или сверлом с последующей мех. обработкой надфилем можно выбрать овал и круглое отверстие требуемых размеров, а также  выполнить крепежные отверстия.

 Круглый медный волновод облучателя в первом случае может быть впаян, а во втором случае вклеен при помощи эпоксидной смолы. Можно в облучателе применить и алюминиевую трубку, тогда ее можно вварить в алюминиевый фланец аргоновой сваркой.

[Mildi]

Посчитал необходимые радиусы изгиба трубки для угла 39 градусов (для рассмотренных выше антенн, для других может быть нужен другой, коректировать в формуле) и длинны волны 12,474мм.
Из расчета что длинна дуги оси волновода равна 1/2 длинны волны в волноводе.
данные добавил в табличку. Выложу тут, может кому пригодится.
радиусы изгиба вычислены по внтуренним поверхностям трубок для наружних надо прибавить/вычесть толщину стенки трубки.

[UX7V]

 Василий, поскольку все действия с волноводом облучателя (изгибы, мех. повреждения, наплывы припоя и др.) в конечном итоге приводят к рассогласованию тракта и, к тому же, сам рупор облучателя плохо согласовывается со свободным пространством, то имеет смысл ввести в трансформатор пару-тройку настроечных винтов, которые и будут компенсировать все неоднородности, ухудшающих согласование в тракте.

 Посему не стоит ломать голову над тем какую долю рассогласования вносит та или иная операция с волноводом, а сразу иметь элементы компенсации (коррекции) рассогласования в нем. Эти же элементы скомпенсируют и неточности расчета и изготовления четвертьволнового трансформатора.

[Mildi]

Да вполне разумно. Как их лучше расположить?

[UX7V]

Да вполне разумно. Как их лучше расположить?

Наука говорит, что для всех случаев достаточно трех винтов, расположенных с интервалом ок. одной восьмой длины волны в волноводе.

[Mildi]

Наука говорит, что для всех случаев достаточно трех винтов, расположенных с интервалом ок. одной восьмой длины волны в волноводе.

Жаль только она не говорит как эти винты расположить с таким интервалом на четверти длинны волны. особенно если концы этой четверти переходят в другие волноводы.