[转帖]相位阵列天线的匹配

相位阵列天线的匹配 <br>
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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<br>
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..　<br>
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首先简单介绍两种射频功率分配合成网路:<br>
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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..<br>
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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..<br>
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因此就上图而言, 有两种方式:<br>
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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..<br>
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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....<br>
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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)..<br>
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我们再就 4 to 1 的分配合成网路来看:<br>
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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..<br>
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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)<br>
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二. 利用传输线叠接(增加阻抗)及并联来制作分配合成网路:<br>
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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..<br>
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因此我们可以经由适当组合, 作到类似 4 to 1 的网路合成:<br>
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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)..<br>
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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..<br>
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简单的 balumn 制作:<br>
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