请教关于2根GP构成的相控阵的问题（9楼开始实战） [复制链接]

打算用2根全尺寸GP在40米波段做单方向的相控阵，类似如下结构：
http://www.on8im.be/en/homemade/homebuilt-antennas/54-2-phased-verticals-array-40m.html
在这个文章中对天线系统调试和阻抗匹配没有专门提及，只说“系统驻波应该比较小”。
但另一篇文章讲到组成的系统馈电阻抗大约25欧左右，需要一个简易天调做阻抗匹配：
https://hamsignal.com/blog/2-element-vertical-phased-array-my-first-attempt   （需要科学上网），关键内容截图如下：

图片:阻抗匹配说明.png

所以想问问朋友们，特别是做过这种有经验的，这种天线系统需要专门阻抗匹配吗？最好是有实操经验的。

这次CQWWCW比赛，实践了2单元GP相控阵，实际使用感觉是，有明显方向性。
比赛期间架设方向为330度，即正面对准欧洲，背面覆盖大洋洲，放弃北美和日本。说是放弃，实际比赛时美国也能通联，抓到系数就够了，其他靠欧洲来凑。
2根GP分别为10米大拉杆和10米抄网杆挂电线拉的GP。按照网上的参数，2根1/4波长GP均调整谐振在工作频率上。2根GP相距1/4波长。
移相器内有交叉继电器，可以通过馈线进行直流12V馈电控制选择2根GP交叉接入以调转天线方向。GP地网使用电脑排线制作，1/4波长，每根GP有6组排状地网。
单独测试两根GP阻抗为40和48欧。线GP谐振带宽比较窄。两根GP接入移相器后，在7.05MHz测试馈电驻波分别为1.5和1.8，不太理想。
后来发现在7.5MHz的馈电驻波比较好，分别为1.2和1.5。后来VR2KW黄师傅说GP和1/4波长馈线对应频率应该比实际工作频率低4-6%，尝试在天线根部加感，没有效果。
我算了一下，现在驻波最低频率大约就比预期工作频率高5%。
说完测试数据，说说效果。
100W功率，听欧洲信号都不错，方向性很明显，背对着能勉强听到，正对听的就非常强了。只要能听到的，一般一两炮都能叫到。但GP天生噪音太大，决定了这个天线只适合在噪音不大的地方用。

图片:微信图片_20231128211031.jpg

图片:微信图片_20231128211036.jpg

图片:微信图片_20231128211043.jpg

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BD8CS:好像用馈线比较方便 (2023-11-21 12:53) 

对于非50欧的GP（一般阻抗在35-40欧之间）馈线移相会产生电抗分量，不太好处理，我的现场没有天调，电台天调也有问题用不了，所以用LC移相好一点

好像用馈线比较方便

肥M:试试便知，之前成功率底啊！ (2023-11-20 15:33) 

关键要能听到，我认为听得到就成功了80%

永远的FM:鹏爷别打击我，还没出师 (2023-11-16 15:10) 

试试便知，之前成功率底啊！

已经做好了移相网络盒。使用LC方案。电容为2组，每组100+47+68P ATC100B电容组合，电感为2根1.2mm漆包线用热缩管包起来绕在T130-2磁环上。
调试时在2个天线端口和吸收负载端口都用50欧电阻端接，用网络分析仪测量输入口阻抗，并用2通道示波器观察2个天线口上波形（使用10X探头）
通过调节电容容量使2个天线口上的波形（信号）幅度尽量接近，然后调整电感线圈松紧（电感量）使输入阻抗尽量接近50欧。如果带有一点点感性电抗属于正常。
然后给两个天线口接上50欧功率假负载，用100W功率输入网络盒，用功率表测量2个天线口输出功率，如果有明显差异（相差大于10W以上）就需要微调两个电容容量，使2个天线口输出功率尽量一致。而且调整电容容量以后还要微调电感感值以保证阻抗匹配。电容越大，电感感值需相应增大。
在输入馈电M座上连接一个FT50-61磁环绕的60uH电感，用它对继电器进行馈线隔离式馈电，用于切换天线方向。

图片:phase1.jpg

图片:phase2.jpg

图片:phase3.jpg

图片:phase4.jpg

永远的FM:我理解是如果用倒V或垂直DP可以有类似八木的效果，但地网GP应该效果不太好。需要强制给2个天线制造相位差馈电 (2023-11-16 15:09) 

仿真软件显示是有类似八木的效果，在理想地面下更加明显。实际架设通过FT8参考也体现了方向性和一定的增益，

其实对于天线的理解，只有真正做过相控阵列，才能到一个新的高度。
天线毕竟是一个系统工程。
传输线的阻抗匹配，传输线的相位匹配，
阵子的阻抗匹配，阵子相位匹配，
2元相控阵，天线1和天线2之间的互感，影响阻抗。等等一系列问。都需要解决。
这样把所有问题都解决，才能真正的理解天线。
需要庞大的知识量及动手能力和测量设备。
阵列搞起来，比单一天线困难多了。
这也是业余圈内很少人搞的原因。
关键是搞不定啊。

BD7IS:40米水平和垂直的相控，都搞过。效果还是有一点点。但不要抱太大希望。平地噪音太大了。当然我两次测试在高山顶，噪音相对对一些 (2023-11-16 14:50) 

鹏爷别打击我，还没出师

bg8amg:嗯，其实试过拉杆GP旁边直接插一根拉杆，仿半八木结构，也有增益和方向性。不过没对比过和阵列的差别
 (2023-11-16 13:50) 

我理解是如果用倒V或垂直DP可以有类似八木的效果，但地网GP应该效果不太好。需要强制给2个天线制造相位差馈电

BI7KEN:其实四分之一波长90度的移相，用75欧姆馈线，二分之一波长180度移相用50欧姆馈线，这样容易匹配。
[图片]
....... (2023-11-16 11:25) 

2根75欧并联组成37.5欧中间匹配器用来匹配25欧阻抗是个不错选择

40米水平和垂直的相控，都搞过。效果还是有一点点。但不要抱太大希望。平地噪音太大了。当然我两次测试在高山顶，噪音相对对一些

嗯，其实试过拉杆GP旁边直接插一根拉杆，仿半八木结构，也有增益和方向性。不过没对比过和阵列的差别

永远的FM:
开始实战。实战依据为TK4EP的4SQ设计文档，只使用其中的90度移相电路。
[图片]
制作2单元相控阵，需要2条1/4波长电气长度的50欧馈线。我买了一些50欧 -5馈线，经过测量，缩短系数为0.63。在7.05MHZ的1/4电气长度应该为7.1米左右。先裁7.3米电缆，电缆一端做一个接头，接到矢网上，通过精细剪裁（每次咔嚓3-5cm）使7.05MHZ的电抗分量为0即可。这个可以不用矢网，有一个比较精确的矢量天分也可以。7.05MHZ如果测得不太准，可以在3倍频（21.15MHZ）上测量。剪裁好之后做好接头。
[图片]
.......

其实四分之一波长90度的移相，用75欧姆馈线，二分之一波长180度移相用50欧姆馈线，这样容易匹配。

图片:1.jpg

图片:2.jpg

如果有出入，可以做相应网络。


应该是这样的。

如果你采用2功分器原理来搭建。

图片:2功分器.jpg

需要注意天线1和2的间距。
间距和辐射波瓣方向有关系。

永远的FM:
开始实战。实战依据为TK4EP的4SQ设计文档，只使用其中的90度移相电路。
[图片]
制作2单元相控阵，需要2条1/4波长电气长度的50欧馈线。我买了一些50欧 -5馈线，经过测量，缩短系数为0.63。在7.05MHZ的1/4电气长度应该为7.1米左右。先裁7.3米电缆，电缆一端做一个接头，接到矢网上，通过精细剪裁（每次咔嚓3-5cm）使7.05MHZ的电抗分量为0即可。这个可以不用矢网，有一个比较精确的矢量天分也可以。7.05MHZ如果测得不太准，可以在3倍频（21.15MHZ）上测量。剪裁好之后做好接头。
[图片]
.......

其实四分之一波长90度的移相，用75欧姆馈线，二分之一波长180度移相用50欧姆馈线，这样容易匹配。

图片:1.jpg

图片:2.jpg

如果有出入，可以做相应网络。


应该是这样的。

开始实战。实战依据为TK4EP的4SQ设计文档，只使用其中的90度移相电路。
4SQ_TK5EP.pdf (531 K) 下载次数:12

制作2单元相控阵，需要2条1/4波长电气长度的50欧馈线。我买了一些50欧 -5馈线，经过测量，缩短系数为0.63。在7.05MHZ的1/4电气长度应该为7.1米左右。先裁7.3米电缆，电缆一端做一个接头，接到矢网上，通过精细剪裁（每次咔嚓3-5cm）使7.05MHZ的电抗分量为0即可。这个可以不用矢网，有一个比较精确的矢量天分也可以。7.05MHZ如果测得不太准，可以在3倍频（21.15MHZ）上测量。剪裁好之后做好接头。

图片:cable1.jpg

图片:cable2.jpg

有种天线叫half square antenna，还有个bobtail curtain antenna,可以端馈，不用地网。不知道行不行。

《天线手册》

图片:56f9567bN90c15520.jpg

第8章 多元阵列
有实例，你可以参考一下。

这是2元相控阵 移相和间距产生的水平面场波瓣图。



可以用天线相关软件模拟一下。找一下合适参数。
很久以前玩的。
其实 四方阵更方便一些。《天线手册》里有具体的制作方法。以及用馈线匹配阻抗方案和自动控制。

这段时间和VR2KW黄师傅讨论了一下，决定用LC移相网络来做。移相出来是90度相位差，而仿真可知最佳相位差在100-120度之间。90度能用也有前后比，后瓣幅度稍大且仰角比较高。先试一下，看下周比赛前能不能搭起来。
通过ADS分析可知，2个馈电电阻分量接近且非50欧的谐振天线（馈电电抗为0）如果用馈线移相法会产生新电抗分量，用LC移相没有电抗分量而且移相出来的馈电电阻接近50欧。LC虽然制作复杂但对电台比较友好。对于我当前情况，还是用LC移相做比较好。