利用射频功率分配合成网路来制作16 ~ 64 (或更多)菱形相位阵列天线
射频功率分配合成网路, 其功能主要是提供多组射频设备(如多组放大器或多组天线)之间的界接桥梁, 利用这种分配合成网路, 可以作到诸如多组放大器或天线并联, 广播天线辐射图场建立, 相位阵列天线等..
首先简单介绍两种射频功率分配合成网路:
一.利用1/4波长共振线作为组抗转换器制作射频功率分配合成网路; 1/4波长共振线有一特性, 在谐振频率上, 可以作为阻抗转换器, 其计算式是 zc=sqr(zi*zo), zo 是转换后的阻抗, zi 是欲转换的阻抗, zc 是共振线本身的传输阻抗, sqr 是开根号..
如图, 假设 p1 & p2 的阻抗都是 50ohm, 且 l1 & l2 & l3 & l4 的传输阻抗也都是 50ohm, 那么从 p3 看进去, 在 c1 点的阻抗就会变成是两组 50ohm 并联, 成为 25ohm, 此时 p3 的阻抗为 50ohm, l5 的传输阻抗为 50ohm, 那么在 c1 点, 等效电路就形成以 50ohm 内阻的信号源去推动 25ohm 的负载, 在 c1 点传输阻抗不匹配..
因此就上图而言, 有两种方式:
1. 设法从 c1 点看进去 l3 & l4 所呈现的阻抗为 100ohm, 如此 l3 & l4 并联时, 就会变成 50ohm; 换言之, 取 l3 & l4 在所使用的频率上的 1/4 波长(需再乘上波长缩短率)为共振线, 分别把 l1 & l2 的传输阻抗由 50ohm 转换成 100ohm 即可; 此时 l3 & l4 的传输阻抗即为 zc = sqr(100*50) , 约等于 70.71ohm, 也就是说找寻传输阻抗在 70.71ohm , 长度 1/4波长(再乘上波长缩短率)的同轴电缆, 作为 l3 & l4 即可, 可参考的传输线为 75ohm 传输阻抗的 3c 或 5c 同轴电缆..
2. 利用 l5 为共振线, 把 c1 点所呈现的的 25ohm 转成 50ohm, 故 l5 的传输阻抗 zc = sqr(25*50) = 35.36ohm...... 不太好找这种的传输线, 若硬是要用, 可以利用传输阻抗为 75ohm 的 1/4 波长的同轴线两条并联, 就可获得 37.5ohm 传输阻抗来用即可....
这里要注意的是 l1 & l2 均需为所使用频率 1/2 波长的整数倍(要再乘上波长缩短率)..
我们再就 4 to 1 的分配合成网路来看:
p1 ~ p4 均为 50ohm, 我们希望从 p5 看进去所呈现的传输阻抗也是 50ohm; 设 l1 ~ l4 均为 50ohm 传输阻抗, 那么在 c1 点看 l1 与 l3 的并联阻抗为 25ohm, c2 也是, 求 l5 & l6 在 c3 的并联阻抗为 50ohm , 即 100ohm // 100ohm = 50ohm, 所需的共振线传输阻抗为 zc=sqr(25*100)=50ohm, 也就是说取 l5 & l6 在所使用频率上为 1/4 波长(还要再乘上波长缩短率), 传输阻抗 50ohm 的传输线即可..
在此有一点要注意的, l1~l4 均需为所使用频率 1/2 波长的整数倍(要再乘上波长缩短率)
二. 利用传输线叠接(增加阻抗)及并联来制作分配合成网路:
如上图, 假设 l1 & l2 均为 zi = 50ohm 传输阻抗的传输线, 从 l1 (或 l2)的中心导体到外导体所呈现的阻抗是 50ohm, 若如上图那样把 l1 与 l2 的外导体相接, 那么从 l1 的中心导体到 l2 的中心导体的阻抗 z 就是 50 + 50 = 100ohm 的平衡线..
因此我们可以经由适当组合, 作到类似 4 to 1 的网路合成:
而因为两组 100ohm 的平衡线并联后为 50ohm 平衡线, 若要直接界接到同轴电缆线这种非平衡线, 则必须装上 balumn (平衡非平衡转换器)..
另外 l1~l4 需为所使用频率 1/2 波长(需乘上波长缩短率)的整数倍, 若 l1~l4 均等长, 则由上图接线可知的 p1 及 p4 的相位与 p2 及 p3 相反..
简单的 balumn 制作:
