Κεραίες με κυματοδηγούς

[ngia]

Στην συγκεκριμένη κατηγορία ανήκουν:

1. Ανοικτός κυκλικός κυματοδηγός (cantenna)
2. Κωνική χοανοκεραία
3. Ανοικτός ορθογώνιος κυματοδηγός
4. Πυραμιδοειδής χοανοκεραία
5. Σχισμοκεραία

Οι χρήσεις τους μπορεί να είναι :
Η 1,3 για πολύ κοντίνούς πελάτες, ή για κεραία δοκιμών
Η 2,4 για κοντινούς πελάτες ή σαν sectorial κεραίες
Η 5 για sectorial 180 ή 360 μοιρών (οριζόντια πόλωση)
Η 5 για P2P μεσαίων αποστάσεων (κάθετη πόλωση)
Η 1,2,3,4 σαν feeder για παραβολικές κεραίες

Όλες οι παραπάνω κεραίες μπορεί να κατασκευαστούν εύκολα και φτηνά , υπάρχει θεωρία και παραδείγματα για αυτές και οι κεραίες που προκύπτουν έχουν πολύ προβλέψιμα χαρακτηριστικά και μπορεί να είναι και καλής ποιότητας - συγκρίσιμης ή και ανώτερης από αντίστοιχες εμπορικές κεραίες.

Στο .ppt εξετάζουμε θεωρητικά τις 4 πρώτες κατηγοριές
Το .xls είναι ένα υπολογιστήρι για τις πρώτες 4 κατηγορίες
Το .zip έχει κάποιες λεπτομέρειες - φωτογραφίες από κατασκευές των δύο πρώτων κατηγοριών
Για μεγάλες εικόνες μπορείτε να δείτε και εδώ
http://www.rootforge.com/awmn-913/Ho...Waveguide.html

[MAuVE]

Ξέρεις κανένα υπολογιστήρι για σχισμοκεραία κατακόρυφης πόλωσης;
(σχισμές υπό κλίση στη στενή πλευρά του κυματοδηγού - inclined transversal slots - αγγλιστί)

Είναι φανερό ότι τέτοιο κέρδος δεν μπορούμε να έχουμε σε καμία περίπτωση από μία τέτοια κεραία.
Ίσως εκμεταλλεύονται το γεγονός ότι δεν υπάρχει κάποιος τύπος που να δίνει το κέρδος μιας τέτοιας κεραίας. Το κέρδος υπολογίζεται με εξομοίωση, και αριθμητικές μεθόδους, διότι λόγω της φύσης του προβλήματος δεν μπορούν να γίνουν προσεγγίσεις που να βοηθούν στο να βρεθεί μία αναλυτική λύση.

Να βάλουμε πλάι-πλάι τη δική μου cantenna που έχει ένα μικρό "φουρώ" να δούμε τι νούμερα θα βγάλουμε, γιατί εγώ την έχω για 12+ dBi

[ggeorgan]

Βρήκα ψάχνοντας αυτό το ερευνητικό πρόγραμμα :
http://www.es.takushoku-u.ac.jp/labs/wm ... kenkyu.htm
και την εργασία :
A Waveguide Slot Antenna for Vertical Polarization
Syamsul Amri Haron
IEICE Society Conference B-1-59
απ' αυτούς :
Gotoh Lab., Electronics System Engineering, Dept. of Engineering, Takushoku University
815-1 Tatemachi, Hachiouji-shi, 193-8585 Tokyo, JAPAN
( Takushoku University-Hachiouji Campus-Engineering Dept. 4-37)
TEL：+81-426-65-1441(Ext)5637, +81-426-65-1442(Push Connection)5637
E-mail : wmngoto@es.takushou-u.ac.jp

Θα δέχονταν, πιστεύω ευχαρίστως, να στείλουν την εργασία στον MAuVE, αν τους την ζητούσε με e-mail. Δεν ξέρω τι θα έλεγαν αν την ζητούσε κάποιος άσχετος. Προσοχή στις e-mail addresses τους. Μπορεί να τις έχουν δακτυλογραφήσει λάθος. Θα έστελνα σε όσες έβρισκα για να είμαι μέσα.

[sdd]

Η 5 για P2P μεσαίων αποστάσεων (οριζόντια πόλωση)

Οταν γυρισεις τη slotted waveguide παραλληλα προς το εδαφος, εκπεμπει σε καθετη πολωση

Καλο ειναι αυτο να γινεται μονο με μεγαλυτερου κερδους σχεδιασεις με 16 slots, οπου ο λοβος ειναι μονο 4-5 μοιρες

Βεβαια το καθετο επιπεδο ανοιγει στις 180 μοιρες, αλλα με το καταλληλο "φτερο" για να περιορισει την ακτινοβολια αυτο διορθωνεται



Η ομνι slotted σε οριζοντια πολωση ειναι οτι πρεπει για hotspots και εξυπηρετηση laptops, καθοτι οι PCMCIA (εκτος απο τις πολυ λιγες που εχουν flip-up κεραια) δουλευουν κα αυτες σε οριζοντια πολωση

Και βεβαια σε ενα εξ' αρχης σχεδιασμενο πυκνο δικτυο που θα βασιζοταν σε access points με ομνι (και αρκετα WDS links - τελευταια βλεπω πολλους που να υποστηριζουν οτι το Layer 2/2.5 bridging δουλευει καλυτερα απο τα διαφορα MANET προτοκολλα στη πραξη για πυκνα δικτυα) ειναι οτι πρεπει καθως "παραδοσιακες" ομνι με οριζοντια πολωση ειναι δυσευρετες και πανακριβες


PS Υπαρχει και slotted με κυλινδρικο κυματοδηγο, η Alford slot
http://web.tiscali.it/no-redirect-tisca ... ford24.htm

αλλα θελει balun και ειναι αρκετα πιο πολυπλοκη στη κατασκευη

υπαρχουν slotted σχεδιασεις με κυκλικη πολωση - με "cross slots" - με 45 μοιρες πολωση, κ.λ.π.

Ενδιαφερον εχουν πολλαπλοι κυματοδηγοι σε διαταξη array, οπως στα ρανταρ
Aυτη ειναι waveguide array με διπλη πολωση σε X-band
http://itopwww.epfl.ch/divers/cost245/W ... ig12g.jpeg

[ngia]

Λοιπόν στο .ppt υπάρχει λίγη θεωρία για τις σχισμοκεραίες και στο .xls προστέθηκε ένα φύλλο για τον υπολογισμό τους.

Σχετικά με τις διαστάσεις έγιναν κάποιες διορθώσεις, ώστε να ταιριάζουν με τη θεωρία.
Έτσι οι διαστάσεις που δίνει ο http://www.trevormarshall.com/waveguides.htm για τη θέση του μονοπόλου και τη θέση της πρώτης σχισμής, δεν είναι σωστές κατά την άποψη μου καθώς και στο εξαιρετικό http://www.w1ghz.org/10g/10g_home.htm στο αντίστοιχο κεφάλαιο και στο υπολογιστήρι που δίνεται δίνει μικρότερο κέρδος από αυτό που βγαίνει θεωρητικά.

Οι συγκεκριμένες κεραίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν

Omni οριζόντιας πόλωσης
Sector 180 μοιρών, οριζόντιας πόλωσης
Κατευθυντικές P2P κάθετης πόλωσης

Φαίνεται ότι δίνουν ποιοτικές κεραίες, με χαμηλούς πλευρικούς λοβούς στενό λοβό και πολύ καλή απόρριψη της άλλης πόλωσης, που και τα τρία είναι πολύ επιθυμητά.
Το μοναδικό μειονέκτημα φαίνεται να είναι ότι όσο μεγαλώνει το πλήθος των σχισμών, τόσο απαιτείται μεγαλύτερη ακρίβεια στην κατασκευή.

[ngia]

Ξέρεις κανένα υπολογιστήρι για σχισμοκεραία κατακόρυφης πόλωσης; 
(σχισμές υπό κλίση στη στενή πλευρά του κυματοδηγού - inclined transversal slots - αγγλιστί)

Όχι δεν εχω βρει κάτι, πρέπει όμως να είναι δύσκολότερη όμως σαν κατασκευή.
Ίσως κάνει για μια τέτοια περίπτωση η κλασική σχισμοκεραία με της διαμήκεις σχισμές στην μεγάλη της πλευρά, αλλά με διαφορετικές αποστάσεις ώστε να τροφοδοτούνται με διαφορά φάσης π. Τότε προκύπτει η λεγόμενη ακροπυροδοτική (end-fire array)

Να βάλουμε πλάι-πλάι τη δική μου cantenna που έχει ένα μικρό "φουρώ" να δούμε τι νούμερα θα βγάλουμε, γιατί εγώ την έχω για 12+ dBi

Φουρό εννοείς την χοάνη? Τι διαστάσεις έχει ?
_________________

[MAuVE]

Όχι δεν εχω βρει κάτι, πρέπει όμως να είναι δύσκολότερη όμως σαν κατασκευή.
Ίσως κάνει για μια τέτοια περίπτωση η κλασική σχισμοκεραία με της διαμήκεις σχισμές στην μεγάλη της πλευρά, αλλά με διαφορετικές αποστάσεις ώστε να τροφοδοτούνται με διαφορά φάσης π. Τότε προκύπτει η λεγόμενη ακροπυροδοτική (end-fire array)

Μπορεί και ναι μπορεί και όχι. Αναλόγως το πλάτους του κυματοδηγού θέλω να δω αν μπορεί με σιδεροπρίονο ή δίσκο να κόψεις τις σχισμές (υπό εναλλασόμενη κλίση πάντα) καθ όλο το πλάτος πράγμα σχετικά εύκολο.

Φουρό εννοείς την χοάνη? Τι διαστάσεις έχει ?

Εχει μικρή σχετικά κλίση.
Περίπου 8,5 -> 12 εκ. μικρή - μεγάλη διάμετρος και ύψος 11εκ.
Φωτογραφία εδώ:
http://www.awmn.gr/forum/viewtopic.php? ... highlight=

[Acinonyx]

Στο .ppt εξετάζουμε θεωρητικά τις 4 πρώτες κατηγοριές

Μπράβο! Πόλυ ωραία παρουσίαση! Αναφέρεις μόνο ότι ειναι πραγματικά χρήσιμο και δεν αναλύεις ανούσιες λεπτομέρειες.

Ίσως όμως θα έπρεπε να διευκρινίσεις κάποια σημεία πιο πολύ γιατί παρουσιάζονται αντιφατικά. Ένα απο αυτά είναι η απόδοση επιφανείας μιας cantenna το οποίο έχουμε ξανασυζητήσει και σε άλλη θεματική ενότητα.

Στη διαφάνεια 60 υπολογίζεις την μέγιστη θεωρητική απολαβή μιας κεραίας ανοικτού κυλινδρικού κυμματοδηγού (cantenna), υποθέτοντας μια απόδοση επιφανείας 100% (!), ίση με 7,6dbi ενώ πειραματικά αναφέρεις ότι έχει μετρηθεί 9dbi. Απόδοση επιφανείας πάνω απο 100% είναι πρακτικά πολύ δύσκολο να επιτευχθεί. Αυτό φαίνεται και στη διαφάνεια 68 όπου παρουσιάζοντας την κωνική χοανοκεραία, δίνεις μια μέγιστη απόδοση επιφανείας εt = 0.83 η οποία είναι επίσης (εγώ πιστεύω και λίγο παραπάνω - 0.9) η μέγιστη απόδοση μιας μακριάς κεραίας κυλινδρικού κυμματοδηγού (cantenna?) αν αυτή θεωρηθεί μια χοανοκεραία με γωνία ανοίγματος 0 μοίρες.

Προσπαθόντας να αιτιολογήσεις την διαφορά τον πειραματικών με τα θεωρητικά αποτελέσματα, την υπεραπολαβή δηλαδή, γράφεις στην διαφάνεια 61:

Έτσι η κεραία αυτή δεν μπορεί να θεωρηθεί κεραία επιφανείας, το οποίο εξηγείται από το γεγονός ότι η διατομή της είναι συγκρίσιμη με το μήκος κύματος

Παρόλαυτά πιο πριν στη διαφάνεια 29 αναλύοντας την κεραία ανοικτού ορθογώνιου κυμματοδηγού γράφεις:

Μέγιστο κέρδος θα έχουμε για a = λ και b = λ/2

υπολογίζοντας την μέγιστη απόδοση επιφανείας 0.815 και το μέγιστο κέρδος 7.1dbi

Γιατί η κεραία κυλινδρικού κυμματοδηγού δεν είναι κεραία επιφανείας ενώ η κεραία ορθογωνίου είναι, αφού έχουν πάνω κάτω την ίδια φυσική επιφάνεια Στην πραγματικότητα ούτε η κεραία ανοικτού ορθογώνιου κυμματοδηγού έχει απολαβή 7.1db αλλά παραπάνω. Και αυτό γίνεται γιατί πράγματι η κεραία δεν είναι κεραία επιφανείας αφού η πρωτεύουσα κεραία ειναι το μονόπολο! Αυτό ενισχύεται και απο αυτό που πολύ σωστά γράφεις στην διαφάνεια 21:

Επιλέγοντας ένα πιο χοντρό μονόπολο πετυχαίνουμε ευρύτερη ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας και μικρότερες ωμικές απώλειες, λόγω του επιδερμικού φαινομένου στο μονόπολο

όπου φαίνεται ότι τα χαρακτηριστικά του μονοπόλου μπορούν να αλλάξουν πολύ την απολαβή της κεραίας άρα τον παράγοντα απόδοση επιφανείας.

Προχώρησε σε έκδοση 1.1

Τυπογραφικά λάθη:

Στη διαφάνεια 9 έχεις μπερδέψει λίγο τους TE και ΤΜ ρυθμούς. Δίνεις 2 φορές το ΤΕ και ενώ έχεις τη σωστή μετάφραση στην παρένθεση, δίνεις την ίδια εξήγηση και για τα 2

ΤΕ (Tranverse Electric) ρυθμοί
Εz = 0, δηλαδή υπάρχει μόνο εγκάρσια συνιστώσα για το ηλεκτρικό πεδίο
ΤΕ (Tranverse Magnetic) ρυθμοί
Hz = 0, δηλαδή υπάρχει μόνο εγκάρσια συνιστώσα για το ηλεκτρικό πεδίο

Στη διαφάνεια 11 πάλι ενα τυπογραφικό με τους ρυθμους (δεν σε θέλουν ) όπου δίνεις 2 φορές TEm0 ενώ θα έπρεπε να είναι TEm0, TE0n

Οι ρυθμοί ΤΕm0 , ΤΕm0 έχουν το χαρακτηριστικό η συνιστώσα του ηλεκτρικού πεδίου να μην έχει y ή x εξάρτηση αντίστοιχα

Πάντα φιλικά...

[ngia]

Στη διαφάνεια 60 υπολογίζεις την μέγιστη θεωρητική απολαβή μιας κεραίας ανοικτού κυλινδρικού κυμματοδηγού (cantenna), υποθέτοντας μια απόδοση επιφανείας 100% (!), ίση με 7,6dbi ενώ πειραματικά αναφέρεις ότι έχει μετρηθεί 9dbi. Απόδοση επιφανείας πάνω απο 100% είναι πρακτικά πολύ δύσκολο να επιτευχθεί.

Με την υπόθεση ότι η ενεργός επιφάνεια είναι το άνοιγμα του κυματοδηγού και πέρνοντας απόδοση 100% , κατέληξα σε άτοπο συμπέρασμα με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα.
Εκείνο που ήθελα να καταδείξω αναφέροντας επίδοση >100% είναι ότι κεραία συλλέγει περισσότερη ενέργεια από αυτή που περνάει από επιφάνεια εμβαδού ίσο με τη διατομή της.
Στην πραγματικότητα εκείνο που συμβαίνει είναι ότι η ενεργός επιφάνεια είναι μεγαλύτερη από το άνοιγμα του κυματοδηγού. Κάτι τέτοιο ήταν αναμενόμενο διότι οι διαστάσεις του κυματοδηγού είναι παρόμοιες με το μήκος κύματος.
Άρα εδώ θα ήταν πιο σωστό να μην αναφέρω καθόλου τη λέξη απόδοση.

Αυτό φαίνεται και στη διαφάνεια 68 όπου παρουσιάζοντας την κωνική χοανοκεραία, δίνεις μια μέγιστη απόδοση επιφανείας εt = 0.83 η οποία είναι επίσης (εγώ πιστεύω και λίγο παραπάνω - 0.9) η μέγιστη απόδοση μιας μακριάς κεραίας κυλινδρικού κυμματοδηγού (cantenna?) αν αυτή θεωρηθεί μια χοανοκεραία με γωνία ανοίγματος 0 μοίρες.

Δεν μπορούμε (δυστυχώς) να χρησιμοποιήσουμε τη θεωρία των χοανοκεραιών για να βγάλουμε συμπεράσματα για την cantenna. Οι συγκεκριμένες σχέσεις που δίνω έχουν προκύψει από απλοποιήσεις που έχουν γίνει με βασική παραδοχή ότι η χοάνη είναι αρκετά μεγαλύτερη του μήκους κύματος (τουλάχιστον x2).
Για την κωνική χοανοκεραία, άπειρου μήκους η απόδοση είναι 0.83
Για την cantenna άπειρου μήκους η 'απόδοση' είναι περίπου 1.5 (πειραματικά)

Προσπαθόντας να αιτιολογήσεις την διαφορά τον πειραματικών με τα θεωρητικά αποτελέσματα, την υπεραπολαβή δηλαδή, γράφεις στην διαφάνεια 61:
Παράθεση:
Έτσι η κεραία αυτή δεν μπορεί να θεωρηθεί κεραία επιφανείας, το οποίο εξηγείται από το γεγονός ότι η διατομή της είναι συγκρίσιμη με το μήκος κύματος
Παρόλαυτά πιο πριν στη διαφάνεια 29 αναλύοντας την κεραία ανοικτού ορθογώνιου κυμματοδηγού γράφεις:
Παράθεση:
Μέγιστο κέρδος θα έχουμε για a = λ και b = λ/2

υπολογίζοντας την μέγιστη απόδοση επιφανείας 0.815 και το μέγιστο κέρδος 7.1dbi

Γιατί η κεραία κυλινδρικού κυμματοδηγού δεν είναι κεραία επιφανείας ενώ η κεραία ορθογωνίου είναι, αφού έχουν πάνω κάτω την ίδια φυσική επιφάνεια

Ούτε την κεραία ανοικτού ορθογώνιου κυματοδηγού τη θεωρώ σαν κεραία επιφανείας.

Στην πραγματικότητα ούτε η κεραία ανοικτού ορθογώνιου κυματοδηγού έχει απολαβή 7.1db αλλά παραπάνω. Και αυτό γίνεται γιατί πράγματι η κεραία δεν είναι κεραία επιφανείας αφού η πρωτεύουσα κεραία ειναι το μονόπολο!

Για τον ανοικτό ορθογώνιο βρήκα σχέσεις που να δείχνουν ότι το κέρδος είναι τόσο (βλέπε Βαλάνης, ναι είναι έλληνας)
Με ανάγκασες βραδυάτικα να πάω στην ταράτσα να τη μετρήσω και είναι έτσι όντως.

Για τον ονοικτό
ορθογωνικό --> Gmax=4π/λ^2 eff λ λ/2
κυλινδρικό --> Gmax=4π/λ^2 eff π (λ/1.306)^2 /4

Τώρα στον ορθογώνιο το eff γίνεται 1.5 περίπου , ενώ στον ορθογώνιο 0.8.
Το πρώτο το επιβεβαιώσαμε πειραματικά και θεωρητικά, το δεύτερο μόνο πειραματικά.
Η απορία σου εύλογη, δύο εξηγήσεις υπάρχουν για τη διαφορά, το διαφορετικό σχήμα και ο διαφορετικός ρυθμός.

Το ότι υπάρχει μονόπολο δεν επηρεάζει τα χαρακτηριστικά της κεραίας !!.
Θα μπορούσα να τη διεγείρω και με σχισμή ή και με βρόχο και να έχω τα ίδια χαρακτηριστικά. Το κέρδος του μονοπόλου δεν προστίθεται κάπου.
Άλλοστε γιαυτό οι κεραίες αυτές είναι τουλάχιστον ένα μήκος κύματος κυματοδήγησης μακριές, ώστε το κομμάτι σύζευξης της ενέργειας στον κυματοδηγό να μην επηρεάζει τα χαρακτηριστικά της κεραίας.

Αυτό ενισχύεται και απο αυτό που πολύ σωστά γράφεις στην διαφάνεια 21:
Παράθεση:
Επιλέγοντας ένα πιο χοντρό μονόπολο πετυχαίνουμε ευρύτερη ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας και μικρότερες ωμικές απώλειες, λόγω του επιδερμικού φαινομένου στο μονόπολο
όπου φαίνεται ότι τα χαρακτηριστικά του μονοπόλου μπορούν να αλλάξουν πολύ την απολαβή της κεραίας άρα τον παράγοντα απόδοση επιφανείας.

Επιλέγω χοντρό μονόπολο για ευρυζωνική λειτουργία και μικρότερες απώλειες στο μονόπολο. Έτσι πετυχαίνω όλη η ενέργεια από το ομοαξονικό καλώδιο να μεταφέρεται στον κυματοδηγό και στη συνέχεια να εκπέμπεται. Αν δεν το επιλέξω έτσι θα έχω στάσιμα, και απώλειες στο μονόπολο, άρα θα μειωθεί το κέρδος της κεραίας όχι γιατί άλλαξε η γεωμετρία της και τα χαρακτηριστικά της - ενεργός επιφάνεια - λοβός - εύρος, αλλά γιατί απλά την τροφοδοτώ με λιγότερη ενέργεια (το ίδιο συμβαίνει όταν βάλεις μεγαλύτερο καλώδιο στην κεραία σου, δεν αλλάζει το κέρδος της κεραίας, αλλά το κέρδος όλης της διάταξης)

Παρεπιπτόντως να στο σχήμα ο ανοικτός ορθογώνιος κυματοδηγός σαν κεραία. Οι διαστάσεις είναι 10cm και 5cm. Ο συνδετήρας έχει κοληθεί κατευθείαν στο χαλκό (με πολύ υπομονή)

ΥΓ. Σε ευχαριστώ για τις υποδείξεις, φαίνεται ότι το ξεψάχνισες καλά, τώρα διάβασε και το άλλο με τις σχισμοκεραίες .

[Acinonyx]

Το ότι υπάρχει μονόπολο δεν επηρεάζει τα χαρακτηριστικά της κεραίας !!.
Θα μπορούσα να τη διεγείρω και με σχισμή ή και με βρόχο και να έχω τα ίδια χαρακτηριστικά. Το κέρδος του μονοπόλου δεν προστίθεται κάπου.

Έχεις δίκιο, δεν επηρρεάζει θετικά την απολαβή της κεραίας αλλά μόνο αρνητικά. Απλά προσπαθώ μάταια να εξηγήσω ένα φαινόμενο που δεν είναι βιβλιογραφημένο πουθενά γιατί γίνεται. Μου κάνει εντύπωση πως ένας κυλινδρικός κυμματοδηγός που πλησιάζει πολύ στο μήκος κύμματος μπορεί να έχει απόδοση επιφανείας 1.5 κάτι το οποίο έχω δει μόνο σε πολύ χοντρά (κυλινδρικά) δίπολα. Και επίσης πως μπορεί ο ορθογώνιος κυμματοδηγός με περίπου την ίδια φυσική επιφάνεια να έχει μέγιστη απόδοση 0.85. Παρεπιπτόντος, την απολαβή στην κεραία στη φωτό πόσο την έβγαλες; Συγνώμη που σε έβγαλα έξω βραδυάτικα... Βρέχει κιόλας... Ναι ο Βαλάνης είναι πολύ καλός. Νομίζω το βιβλίο του (Antenna theory) είναι το καλύτερο βιβλίο που υπάρχει για κεραίες μαζί με αυτό του Krauss (Antennas). Λες να του στείλουμε κάνα e-mail να μας δώσει κάνα τύπο; Αν είχαμε την εξίσωση του συντελεστή k (κατανομή πεδίου) και την σχέση του με την απόδοση επιφανείας σε ρυθμό TE11 θα λυνόταν το μυστήριο...