Pagoda天线

 

图片：pagoda3-assembly-drawing.png

上次修改时间：2019年2月5日，星期二
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宝塔天线

宝塔天线是我创建的全向圆极化天线设计。我的主要设计目标是：

  • 良好的全向辐射方向图。

  • 轴比好。

  • 合理的小。

  • 即使对于业余爱好者，也易于以较低的成本在精细的公差范围内制造。

我没有尝试使任何特定方面“完美”，因为这通常是以牺牲其他方面为代价的，它们都是非常重要的。

我很快意识到，要在精密的公差范围内制造任意形状，最简单，最便宜的方法就是使用常规PCB。当然，这将设计限制为扁平形状，因此，真正的挑战是找到一种具有最少数量PCB的设计，以实现所需的性能。最终的设计是几个月的仿真和调整的结果。我不会断言这种设计是完美的，但与大多数其他天线相比，它似乎具有更平滑的辐射方向图和明显更好的轴向比率。

图片：pagoda2-photo1-small.jpg

Pagoda-2原型的照片。直径仅为22.5毫米，比大多数其他设计小得多。

特别感谢天线测试实验室，他们足够友好地为宝塔天线提供完整的球形消声室测量（即3D辐射方向图）。您可以在其网站上找到有关Pagoda-2天线的详细测试报告。

规格

 

模拟的

实测

笔记

中心频率

5.8 GHz

5.8 GHz±100兆赫

  

带宽

500 MHz（5.55 – 6.05 GHz）

500 MHz±50 MHz

  

匹配

S11 <-30 dB，驻波比<1.065

S11 <-20 dB，驻波比<1.22

在中心频率

轴比

<1.3（2.28分贝）

<1.33（2.5分贝）

因角度和频率而异

天线增益

1.2分贝

0.0分贝

  

辐射效率

94％

78％

  

The center frequency may shift a bit between batches as a result of variations in the dielectric constant of FR4. Also, not all brands of FR4 have the same dielectric constant. Frequency shifts up to 100 MHz are normal.

Radiation pattern

Simulated (best case, assuming 0% reflection from the feedline)

Simulated (worst case, assuming 100% reflection from the feedline)

Measured (anechoic chamber, averaged over full bandwidth)

图片：pagoda2-rad-sim1-3d-small.png

Simulated 3D radiation pattern (best case).

图片：pagoda2-rad-sim2-3d-small.png

Simulated 3D radiation pattern (worst case).

图片：pagoda2-rad-meas-3d-small.png

Measured 3D radiation pattern, by Antenna Test Lab.

图片：pagoda2-rad-sim1-2d-small.png

Simulated vertical cross-sections (best case).

图片：pagoda2-rad-sim2-2d-small.png

Simulated vertical cross-sections (worst case).

图片：pagoda2-rad-meas-2d-small.png

Measured vertical cross-sections, by Antenna Test Lab.

The 'best case' and 'worst case' correspond to different assumptions about what happens to signals that travel along the outside of the coax. In the 'best case' simulation, these are completely absorbed at the other end of the coax. In the 'worst case' simulation, they are completely reflected back towards the antenna. The latter case usually results in standing waves on the outside of the coax, which causes the coax itself to radiate and interfere with the radiation pattern of the antenna. This is why the radiation pattern isn't smooth anymore. The reality will be somewhere between these two extremes.

Note: You are free to use these images for marketing purposes if you are selling Pagoda antennas as long as you link back to this page. Additionally, if you use the images based on the anechoic chamber measurements from Antenna Test Lab, please link back to antennatestlab.com as well.

 

Animated 3D radiation pattern, by Antenna Test Lab.

For comparison, here's a simulation of the Pagoda antenna and a traditional cloverleaf antenna using the same simulation software and setup:

图片：pagoda2-model-small.png

Simulation model.

图片：pagoda2-rad-vert-l80-wp-small.png

Best case, vertical cross-section taken at various angles.

图片：pagoda2-rad-vert-l80-nowp-small.png

Worst case, vertical cross-section taken at various angles.

图片：cloverleaf-model-small.png

Simulation model.

图片：cloverleaf-rad-vert-l80-wp-small.png

Best case, vertical cross-section taken at various angles.

图片：cloverleaf-rad-vert-l80-nowp-small.png

Worst case, vertical cross-section taken at various angles.

VNA measurements

图片：pagoda2-photo2-small.jpg

Prototype units used for measurements, two LHCP and one RHCP.

图片：pagoda2-vna-s11-small.png

VNA measurements.

This gives you an idea of the kind of variations you can expect for hand-assembled antennas. The center frequency is a bit off but not enough to cause any problems. This is most likely caused by variations in the FR4 material used by the manufacturer.

Some more measurements can be found here.

Where can I buy one?

I have no plans to manufacture these antennas myself, I'm hoping that other antenna builders will pick up this design and start selling it.

The following manufacturers are selling the Pagoda antenna:

Manufacturer

Price* (USD)

LHCP

RHCP

SMA

RP-SMA

Notes

3DPrintYourLife

$18.00

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Three different lengths available. With plastic (TPU) spacers and shell for improved robustness. No measurements (yet) - performance may differ from my reference design. Longer lengths will likely perform better.

Actuna

$6.90

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Long and short version available. With ABS shell for improved robustness. No measurements (yet) - performance may differ from my reference design. Longer lengths will likely perform better.

Banggood/Realacc

$8.99

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Available in multiple colors. PCB thickness and spacing doesn't match my specifications, which may affect the performance. Measurement results here.

FarVew

$11.99

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Straight or 90-degree connector available. Also sells ABS and TPU covers, kits and individual PCBs + assembly jig.

FlyTime

$8.78

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Only ships to the Czech Republic and Slovakia.

Geekbuying/EMAX

$15 for 2

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50mm or 80mm variant available. Sold by multiple distributors, price may vary slightly. Measurement results here.

GEPRC

$14.9 for 2

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Hobbyking/Quanum

$9.99 for 2

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在PCB之间包括塑料垫片，这可能会影响性能。测量结果在这里。

iForge爱好

$ 10.07

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仅运送至菲律宾。提供50mm或80mm的变体。

鲁梅尼尔

$ 12.99

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直接头，长度较短。

威胁RC

$ 11.40

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带有注塑成型的保护壳。测量结果在这里。

公园飞人

$ 7.5

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提供直型或90度连接器。

普罗酮

$ 7.00

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每个天线均通过频谱分析仪进行单独测试。

第412章

$ 4.5-$ 7

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价格取决于选择。

无人技术

2 $ 14.17

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*基于撰写本文时的标价和汇率。可能已经过时了。不含运费。

如果您是销售此设计的制造商，请随时给我发送电子邮件或在下面发表评论。

您也可以自己构建它们，这并不难。只需下载设计文件，然后按照以下说明进行操作即可。

执照

图片：88x31.png

这项工作已根据知识共享署名-相同方式共享4.0国际许可证进行了许可。

这意味着只要您相信我，您就可以随意使用任何方式使用此设计（包括商业用途）。如果选择修改设计文件，则应在同一许可证下共享修改后的设计文件。

设计文件

宝塔一号

这是我做过的第一个原型。由于建模不准确，中心频率为5.63 GHz，而不是5.8 GHz，该频率在下一版本中已修复。设计文件不可用。

宝塔2

此版本有两个变体：

  • 2：默认版本，用于裸露的PCB或轻质泡沫隔离物。

  • 2B：此变体经过重新调整，可用于塑料外壳（特别是MenaceRC使用的1mm厚的ABS外壳）。

一切都包含在一个zip文件中：下载

宝塔3

该版本与Pagoda-2一样具有两个变体，但是这次我为各种中心频率生成了设计文件。5.8 GHz Pagoda-3与Pagoda-2相同，我只是更改了版本号以避免混淆。由于重新调谐需要花费大量时间，因此我没有独立地重新调谐每个频率，而是生成了5.5 GHz和5.8 GHz的设计，并通过内插/外推得出了其余的设计。由于文件很大，因此我这次将设计分成了单独的zip文件。

用于生成文件的Python脚本：下载

生成的设计文件

5.3 GHz

5.4 GHz

5.5 GHz

5.6 GHz

5.7 GHz

5.8 GHz

5.9 GHz

6.0 GHz

Pagoda-3的PCB

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Pagoda-3B的PCB

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Pagoda-3 / 3B的组装夹具

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正确的PCB距离取决于频率：

范围

5.3 GHz

5.4 GHz

5.5 GHz

5.6 GHz

5.7 GHz

5.8 GHz

5.9 GHz

6.0 GHz

D1

4.39毫米

4.24毫米

4.10毫米

3.95毫米

3.80毫米

3.65毫米

3.51毫米

3.36毫米

D2

11.63毫米

11.40毫米

11.16毫米

10.92毫米

10.69毫米

10.45毫米

10.21毫米

9.98毫米

重要：此天线只有在正确制造和组装后才能正常工作。这不仅仅是一块普通的电路板，请阅读以下说明！

部分

如果决定
posted @ 2021-04-20 14:00  流水江湖  阅读(312)  评论(0)  编辑  收藏  举报