Patchantennen an Bodenstation , welche auf Copter ???
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hast du zufällig eine ahnung was die architektur der neuen immersionRC CP patchantenne angeht?
ist die gleichwertig mit einer helix?
edit: hier gibts bilder davon:
http://fpvlab.com/forums/showthread.php?12341-spiroNET-13dBi-5.8GHz-Patch/page2
ist die gleichwertig mit einer helix?
edit: hier gibts bilder davon:
http://fpvlab.com/forums/showthread.php?12341-spiroNET-13dBi-5.8GHz-Patch/page2
Zuletzt bearbeitet:
die Zuleitungen müssen so via Anpassleitung konstruiert sein, daß die resultierende Impedanz des Array bei ~50 Ohm landet. Hat man nur 1 Ebene der Anschaltung seitlich am Pätsch, weil das ganze Konstrukt auf einem einfachen, doppelseitig kaschierten Substrat stattfindet ( aus Kostengründen), muss diese Variation gewählt werden. Eine CP Wirkung der Antenne ist dann allerdings ausgeschlossen. Die CP wäre (theoretisch) nur möglich, wenn der Anschaltpunkt des Feeders am Pätsch innerhalb des Quadrates sich befindet
...und mit PhaseShift ist bloss die Phasenverschiebung des Empfangssignals gemeint, die sowieso auftritt wenn man ein 4er Array baut und das kompensieren muss, mit CP hat das nix zu tun...google brainshrink wie immer da
Guten Flug
...und mit PhaseShift ist bloss die Phasenverschiebung des Empfangssignals gemeint, die sowieso auftritt wenn man ein 4er Array baut und das kompensieren muss, mit CP hat das nix zu tun...google brainshrink wie immer da
Guten Flug
Was ist mit so was ? http://www.globe-flight.de/58-GHz-zirkular-Patchantenne-13dBi-ImmersionRC-spiroNET
Hallo Peter,
bei allem Respekt vor deiner Expertise, aber ich meine, dass du mit deiner Aussage hier nicht richtig liegst. Anbei eine kleine Analyse, die ich eben gemacht habe:
Anhang anzeigen Gescanntes Bild 130550000.pdf
Die Einspeisestelle an den Patches definiert die Schwingungsebene. Mit einer 90°-Leitung (der diskutierte "PhaseShift") kann man sehr wohl eine CP erzeugen. Diese Lösung ist zwar schmalbandig, aber für den 5g8-Bereich reicht es allemal. Ich gehe davon aus, dass auf der Unterseite des Arrays eine Metallisierung drauf ist. Dann können alle sichtbaren Leitungsstücke als Mikrostreifenleitungen gelten, deren Impedanz sich durch der Leiterbreite und der Substrathöhe bestimmt (kennst du alles). Bei einem ganz billigen Substrat (wird es wohl sein) ist der DK bei ca. 4.8. Damit kann man die 90°-Leitungslänge zu ca. 5.9mm ausrechnen. Diese 90°-Verlängerung kann man bei unbekannter Gesamtgröße der Antenne schon irgendwie aus dem Foto der Antenne herauslesen. Die anderen Leitungslängen und Leitungsbreiten müssen natürlich so ausgelegt werden, dass die Anpassung am Eingang mit den 50Ohm der Zuleitung zusammenfällt. Das bekommt man aber mit ein wenig Optimieren im Simulator locker hin.
Nachteile hat diese Antenne jedoch auch: hohe Bündelung (logisch), gutes axiales Verhältnis nur in einem schmalen Kegel um die Aperturnormale. Für die FPV-Anwendung sollte das aber reichen.
Ich meine daher, dass die besagte Antenne sehr wohl als Bodenstations-Antenne benutzt werden kann. Man muss nur darauf achten, dass bei beiden Antennen die Drehrichtung (LHCP oder RHCP) gleich ist.
bei allem Respekt vor deiner Expertise, aber ich meine, dass du mit deiner Aussage hier nicht richtig liegst. Anbei eine kleine Analyse, die ich eben gemacht habe:
Anhang anzeigen Gescanntes Bild 130550000.pdf
Die Einspeisestelle an den Patches definiert die Schwingungsebene. Mit einer 90°-Leitung (der diskutierte "PhaseShift") kann man sehr wohl eine CP erzeugen. Diese Lösung ist zwar schmalbandig, aber für den 5g8-Bereich reicht es allemal. Ich gehe davon aus, dass auf der Unterseite des Arrays eine Metallisierung drauf ist. Dann können alle sichtbaren Leitungsstücke als Mikrostreifenleitungen gelten, deren Impedanz sich durch der Leiterbreite und der Substrathöhe bestimmt (kennst du alles). Bei einem ganz billigen Substrat (wird es wohl sein) ist der DK bei ca. 4.8. Damit kann man die 90°-Leitungslänge zu ca. 5.9mm ausrechnen. Diese 90°-Verlängerung kann man bei unbekannter Gesamtgröße der Antenne schon irgendwie aus dem Foto der Antenne herauslesen. Die anderen Leitungslängen und Leitungsbreiten müssen natürlich so ausgelegt werden, dass die Anpassung am Eingang mit den 50Ohm der Zuleitung zusammenfällt. Das bekommt man aber mit ein wenig Optimieren im Simulator locker hin.
Nachteile hat diese Antenne jedoch auch: hohe Bündelung (logisch), gutes axiales Verhältnis nur in einem schmalen Kegel um die Aperturnormale. Für die FPV-Anwendung sollte das aber reichen.
Ich meine daher, dass die besagte Antenne sehr wohl als Bodenstations-Antenne benutzt werden kann. Man muss nur darauf achten, dass bei beiden Antennen die Drehrichtung (LHCP oder RHCP) gleich ist.
Hei Kritzelkratzel
Gute Arbeit !! und Darstellung der Verhältnisse bei 5G8, über die Drehrichtungsorientierung kann man dann ja im Simulator nachsehen
( habe noch etwas Stirnrunzeln ;-))mit der Bandbreite : evtl reichts ja bei ISM
der CP Effekt dürfte in der Tat in recht engem Öffnungswinkel zur Verfügung stehen, tückisch wenn man sich drauf verlassen muss und da herausfliegt, ohne es zu merken
Gute Arbeit !! und Darstellung der Verhältnisse bei 5G8, über die Drehrichtungsorientierung kann man dann ja im Simulator nachsehen
( habe noch etwas Stirnrunzeln ;-))mit der Bandbreite : evtl reichts ja bei ISM
der CP Effekt dürfte in der Tat in recht engem Öffnungswinkel zur Verfügung stehen, tückisch wenn man sich drauf verlassen muss und da herausfliegt, ohne es zu merken
Zuletzt bearbeitet:
Danke, Peter. Bei ISM im 5g8 Band sehe ich kein Problem: 0.15 GHz freies Band bei Bandmitte von 5.8 GHZ = 2.6 % Bandbreite. Das ist echt wenig.
Die 90° Leitungen, wenn sie dann bei Bandmitte von 5.8 GHz ausgelegt worden sind, entsprächen bei 5.725 GHz einer Verzögerung von 88.8° und bei 5.875 GHz einer Verzögerung von 91.2°. Also ehrlich, bei solchen Werten muss man sich um das axiale Verhältnis (AR) keine Sorgen machen.
Wenn solche eine Patchantenne an der GS sauber nachgeführt wird, dann kann man meiner Meinung nach auch glücklich damit werden. Der springende Punkt und damit der Unterschied zu den Helixen ist die Konstanz des Phasenzentrums der jeweiligen Antennen bei Betrachtungswinkeln abseits der Aperturnormalen.
Für gutes AR bei CP sollte das Phasenzentrum seinen Ort nicht ändern. Bei der Helix gelingt das prinzipiell gut wegen dem Helix-Aufbau, bei dem Patcharray leider nicht. Grund: hier werden die beiden Beiträge für die CP-Strahlung an räumlich voneinander getrennten Orten erzeugt. Die Überlagerung beider Beiträge zur exakten CP-Strahlung ist daher nur in einer einzigen Raumrichtung exakt: in Richtung der Normalen zur Patcharray-Fläche. Abseits davon passt es dann leider nicht mehr.
Die 90° Leitungen, wenn sie dann bei Bandmitte von 5.8 GHz ausgelegt worden sind, entsprächen bei 5.725 GHz einer Verzögerung von 88.8° und bei 5.875 GHz einer Verzögerung von 91.2°. Also ehrlich, bei solchen Werten muss man sich um das axiale Verhältnis (AR) keine Sorgen machen.
Wenn solche eine Patchantenne an der GS sauber nachgeführt wird, dann kann man meiner Meinung nach auch glücklich damit werden. Der springende Punkt und damit der Unterschied zu den Helixen ist die Konstanz des Phasenzentrums der jeweiligen Antennen bei Betrachtungswinkeln abseits der Aperturnormalen.
Für gutes AR bei CP sollte das Phasenzentrum seinen Ort nicht ändern. Bei der Helix gelingt das prinzipiell gut wegen dem Helix-Aufbau, bei dem Patcharray leider nicht. Grund: hier werden die beiden Beiträge für die CP-Strahlung an räumlich voneinander getrennten Orten erzeugt. Die Überlagerung beider Beiträge zur exakten CP-Strahlung ist daher nur in einer einzigen Raumrichtung exakt: in Richtung der Normalen zur Patcharray-Fläche. Abseits davon passt es dann leider nicht mehr.
äh... danke für die erklärung, wäre nett wenn du das nochmal kurz umschreiben könntest, so dass es normalsterbliche auch verstehen 
90°-Leitung hin oder her, es geht dabei nur um die technische Realisierung solch einer Leitung. PeteR hat die Frage aufgeworfen, ob die Bandbreite der Antenne im Vergleich mit der Bandbreite der 90°-Leitung ein Problem macht. Ich habe dazu die Grad-Zahlen für die Eckfrequenzen des 5g8-ISM Bands ausgerechnet. Die Antwort lautete nein.
Ich meine immer noch, dass man diese Patch-Arrays an der GS prinzipiell benutzen kann, wenn die Antenne nachgeführt wird. Wenn Sie einfach nur so fest in den Himmel kuckt und du mit deinem Flieger aus der Empfangskeule ausfliegst, klar, dann kann das so nicht laufen. Also: Patchantennen sauber nachführen (mechanisch schwenken).
Zum Thema CP und AR: es geht nur um die Frage, wie gut die Antenne in der Lage ist zirkular-polarisierte Wellen zu empfangen oder nicht. So sieht eine CP-Welle aus (Wikipedia):
So eine Welle entsteht durch das Überlagern zweier Komponenten, hier einer senkrechten und einer vertikalen. Diese beiden Komponenten stehen senkrecht aufeinander (die besagten 90° Phasenverzug) und drehen sich in der kreisförmigen Ebene. Die Summe dieser Überlagerung ist der umlaufende Pfeil aus der Animation.
Stell dir nun vor, du schneidest mit einem Messer den durchsichtigen, rosa Schlauch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle durch. Das Schnittbild ist ein Kreis. Das soll hier einmal ideale Zirkularität bedeuten. Man drückt die Qualität der Zirkularität durch das Axiale Verhältnis (axial ratio) aus. Idealwert ist AR=1=0dB.
Wenn man diesen Schlauch nun schräg anschneidet (entspricht einem geneigtem Blickwinkel auf die Antenne), dann ist das Schnittbild eine Ellipse. Die Welle fängt im Sinne der Zirkularität an zu eiern. Das ist schlecht, das Axiale Verhältnis ist hier größer als 1. *)
Zur Frage, was ein praxistauglicher Wert für das AR ist: Es hat sich durchgesetzt, dass ein maximales AR von 3dB in alle relevanten Abstrahlrichtungen der Antenne als OK eingestuft wird. Das heißt, die Welle eiert eigentlich immer, aber eben maximal bis zu der Situation, dass die beiden (senkrecht aufeinander stehenden) Wellenkomponenten maximal in ihrem Betrag um die Hälfte unterscheiden dürfen.
Warum wir CP-Antennen benutzen? Der Trick ist der Folgende: Eine CP-Welle, die von einer leitenden Fläche reflektiert wird, dreht ihren Drehsinn um: aus rechts-rum-CP wird links-rum-CP und umgekehrt. Die Antennen die du benutzt kann aber nur einen Drehsinn richtig gut empfangen, nämlich den, mit welchem dein Sender sendet. Ich nehme mal an, das sei jetzt RHCP.
Dein Empfänger hat auch eine RHCP-Rx-Antenne und empfängt das Signal des Senders. Er empfängt aber auch die vielen reflektierten Signale aus der Umgebung. Die sind zum großen Teil (weil der Boden auf dem Feld doch etwas leitfähig ist) aber durch die Reflexion nun LHCP. Das kann deine Rx-Antenne nicht mehr so gut empfangen, also ist das Niveau der empfangenen Störungen geringer.
Wichtig ist es, immer im Kopf zu behalten, dass dieser Prozess nicht digital ist. Das empfangene Signal ist nicht komplett das eine, reine Signal deines Senders ohne die Bodenreflexionen. Der Boden ist kein Metall, jeder einzelne Reflexion wird die Welle nicht komplett im Drehsinn umkippen können. Es ist einfach ein Mischmasch. Auch wird deine Rx-Antenne nicht ideal selektieren können zwischen RHCP und LHCP. Es wird immer ein Niveau an Störungen da sein.
Aber diese Niveau ist bei CP-Antennen eben deutlich geringer als bei linear polarisierten Antennen. Und darauf kommt es eben an.
*) Ich muss fairerweise hier anfügen, dass sich das AR bei den CP-Wellen nicht nur aus dem Verhältnis der Beträge der beiden Komponenten der Welle zusammensetzt, sondern auch aus dem Phasenwinkel zwischen diesen beiden. Wenn also beide Beträge gleich lang sind, der Phasenwinkel aber nicht 90°, dann ist das AR auch > 1.
Das würde ich so nicht unterschreiben. Die Helix macht sicherlich eine saubere CP als das hier diskutierte Patch-Array. Aber dafür ist die Bauform eben größer. Es gibt nichts umsonst! Wer eine kleine, kompakte GS haben will, die sich zusammenklappen lässt, der kann durchaus mit dem Patch-Array glücklich werden.
Wenn das Patcharray aber liederlich gebaut ist (z.B. schlechtes Design, schlechtes Material mit zu hohen dielektrischen Verlusten, schlecht Anpassung am Eingang) dann ist natürlich klar, dass die Performance im Vergleich mit einer guten Helix bescheiden ausfällt. Aber ich kenne die diskutierte Antenne auch nur vom Sehen, besitzen tue ich sie nicht.
Wenn das Patcharray aber liederlich gebaut ist (z.B. schlechtes Design, schlechtes Material mit zu hohen dielektrischen Verlusten, schlecht Anpassung am Eingang) dann ist natürlich klar, dass die Performance im Vergleich mit einer guten Helix bescheiden ausfällt. Aber ich kenne die diskutierte Antenne auch nur vom Sehen, besitzen tue ich sie nicht.
danke nochmal für die genaue ausführung!
also kurz gesagt, der öffnungswinkel der patch ist sehr klein und sie sollte direkt aufs flugzeug zeigen da sie anfälliger ist als die helical auf abweichungen von der achse? (ist ja auch nur mit 35° angegeben).
oder anders ausgedrückt: die helical hat bei gleichem gewinn einen größeren öffnungswinkel(?)
die patch wäre mir sowieso zu teuer, mir gings nur um die theorie dahinter
also kurz gesagt, der öffnungswinkel der patch ist sehr klein und sie sollte direkt aufs flugzeug zeigen da sie anfälliger ist als die helical auf abweichungen von der achse? (ist ja auch nur mit 35° angegeben).
oder anders ausgedrückt: die helical hat bei gleichem gewinn einen größeren öffnungswinkel(?)
die patch wäre mir sowieso zu teuer, mir gings nur um die theorie dahinter
Nicht ganz, aber die Grundaussage stimmt:
Genau. Der ÖW bezieht sich auf die Form der Antennenkeule. Wenn ich es richtig im Kopf behalten habe (PeteR, korrigiere mich bitte) entspricht die ÖW der sog. 3dB-Breite. Also jener Winkel-"Breite" in Grad gemessen, bei der abseits der Antennenhauptachse die Empfindlichkeit der Antenne auf die Hälfte abgesunken ist. Das bezieht sich üblicherweise auf eine 2D-Schnittdarstellung im Antennendiagramm. Natürlich wissen wir, dass die Antenne eine 3D-Keule hat. Die Patchantenne hat nur 4 Strahler, also wird die Keule nicht sehr gebündelt sein.
Das meinte ich nicht. Ich bezog meine Aussage auf das Axiale Verhältnis, welches prinzipiell in jeder Raumrichtung um eine Antenne herum bestimmt werden kann, so wie das Antennendiagramm eben auch.
Ich würde die Aussage so umformulieren:
Die Helix hat einen größeren Winkelbereich um die Antennen-Hauptachse herum, in dem das axiale Verhältnis kleiner als 3dB ist. Daher eignet sie sich besser zum Ausblenden der Mehrfachreflexionen auf dem Weg vom Sender zum Empfänger, sofern beide Antennen nicht mechanisch nachgeführt werden.
Genau. Der ÖW bezieht sich auf die Form der Antennenkeule. Wenn ich es richtig im Kopf behalten habe (PeteR, korrigiere mich bitte) entspricht die ÖW der sog. 3dB-Breite. Also jener Winkel-"Breite" in Grad gemessen, bei der abseits der Antennenhauptachse die Empfindlichkeit der Antenne auf die Hälfte abgesunken ist. Das bezieht sich üblicherweise auf eine 2D-Schnittdarstellung im Antennendiagramm. Natürlich wissen wir, dass die Antenne eine 3D-Keule hat. Die Patchantenne hat nur 4 Strahler, also wird die Keule nicht sehr gebündelt sein.
Das meinte ich nicht. Ich bezog meine Aussage auf das Axiale Verhältnis, welches prinzipiell in jeder Raumrichtung um eine Antenne herum bestimmt werden kann, so wie das Antennendiagramm eben auch.
Ich würde die Aussage so umformulieren:
Die Helix hat einen größeren Winkelbereich um die Antennen-Hauptachse herum, in dem das axiale Verhältnis kleiner als 3dB ist. Daher eignet sie sich besser zum Ausblenden der Mehrfachreflexionen auf dem Weg vom Sender zum Empfänger, sofern beide Antennen nicht mechanisch nachgeführt werden.
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