Согласование и симметрирование

С Вашего позволения продолжим:

Модуль имеет антенну на своей плате расстояние от нее до точки входа в усилитель модуля можно считать равным 0. А дополнительные антенны что я подключаю имеют кабель длиной порядка 10...20 см.
1. Правильно ли я понял что длина кабеля от дополнительной антенны будет очень сильно влиять на согласование между антеннами. Т.е если в этом кабеле укладывается кратное число волн ламбда умножить на n, то сигналы от двух антенн будут синфазны и сложатся?
2. При других длинах этого кабеля будет частичное сложение, либо вообще можно получить подключение в противофазе, тогда внутренняя антенна вычтет усиление из внешней антенны?

3. Если даже удастся согласовать длину кабеля и сделать его ламбда умножить на n длинной, то как поведет себя усилитель? Ведь суммарное волновое сопротивление будет ниже 50 Ом.

4. Что произойдет когда пытаются согласовать разные по коэффициенту усиления антенны? Не получим ли мы ситуацию когда мы параллельно соединим две батарейки с разным напряжением? Более слабая антенна станет нагрузкой у более слабой?

5. Пространственное расположение антенн которые мы согласуем также влияет на общее усиление? Если одна антенна ближе к источнику сигнала чем вторая на лямбда пополам то получим противофазное согласование?

6. Как пересчитать антенну сопротивлением 50 ом на 75 ом?
7. Расстояние до дефлектора влияет на сопротивление антенны?
8. Размер дефлектора на что влияет? Если чуть меньше или чуть больше на каком параметре антенны это отразиться?

Ruslan пишет: 1. Правильно ли я понял что длина кабеля от дополнительной антенны будет очень сильно влиять на согласование между антеннами.

Согласованная линия не вносит изменения в импеданс при любой длине.
Несогласованная линия не вносит изменений если её электрическая длина 1/2L + n*L

Ruslan пишет: Т.е если в этом кабеле укладывается кратное число волн ламбда умножить на n, то сигналы от двух антенн будут синфазны и сложатся?

Нет. Сигналы будут синфазны при ЛЮБОЙ длине кабеля, лишь бы она была равна.
При построении фазированных антенных решеток надо решить 3 независимые задачи:
1) Обеспечить синфазное возбуждение всех антенн в решетке. Это решается равной длиной собирающих линий. Возможны и неравные линии, если разница в длине линий кратна целому числу лямбд.
2) Обеспечить низкий КСВ в собирающих линиях. Т.е. они сами должны быть согласованы с каждой антенной
3) Обеспечить согласование после сложения на тройник

Ruslan пишет: 2. При других длинах этого кабеля будет частичное сложение, либо вообще можно получить подключение в противофазе, тогда внутренняя антенна вычтет усиление из внешней антенны?

Внутренняя и внешняя антенны вообще не могут работать как синфазная решетка.
Чтобы объединять антенны в решетку они должны взаимно быть расположены в одной плоскости, которая перпендикулярна направлению на абонента. Если антенны разного типа (такое никогда не используется, но теоретически возможно), то у обоих антенн фазовый центр должен лежать в одной плоскости, которая перпендикулярна направлению на абонента.

Ruslan пишет: 3. Если даже удастся согласовать длину кабеля и сделать его ламбда умножить на n длинной, то как поведет себя усилитель? Ведь суммарное волновое сопротивление будет ниже 50 Ом.

При сложении 2 антенн по 50 Ом на тройник - результирующее сопротивление равно 25 Ом.
Для согласования с 50 Ом трансивером нужен трансформатор 1:2

Ruslan пишет: 4. Что произойдет когда пытаются согласовать разные по коэффициенту усиления антенны? Не получим ли мы ситуацию когда мы параллельно соединим две батарейки с разным напряжением? Более слабая антенна станет нагрузкой у более слабой?

Получится сложная нерегулярная форма диаграммы направленности. Она не будет симметричной и её максимум не будет перпендикулярен плоскостив которой расположены элементы ФАР. Поэтому практически такое никогда не применяется. Хотя теоретически тоже будет работать. Просто форма и направление главного лепестка будут непрактичными, а расчет согласования и самой формы этой ДН затруднен. В CAD-симуляторах посчитать можно что-угодно, но как исправить/оптимизировать - методик нет.

Ruslan пишет: 5. Пространственное расположение антенн которые мы согласуем также влияет на общее усиление? Если одна антенна ближе к источнику сигнала чем вторая на лямбда пополам то получим противофазное согласование?

Влияет. Установка элементов ФАР эшелоном тоже возможна и иногда применяется. В таком случае электрические длины собирающих линий должны компенсировать запаздывание прихода сигнала на заднюю антенну

Ruslan пишет: 6. Как пересчитать антенну сопротивлением 50 ом на 75 ом?

У разных типов антенн разное волновое сопротивление, обычно не равное ни 50 ни 75 Ом.
Например полуволновый диполь имеет 73 Ом на резонансе. Биквад Харченко без рефлектора 120 Ом, полуволновый петлевой диполь 270 Ом.
У каждого типа антенн свои трюки как согласовать на 75 или на 50, не всегда они успешны/удачны/просты.

Ruslan пишет: 7. Расстояние до дефлектора влияет на сопротивление антенны?

Все размеры влияют на всё: и на резонансную частоту (смещение графика рееактивности X) и на сопротивление излучения (смещение графика активного сопротивления R) и на форму диаграммы направленности

Ruslan пишет: 8. Размер дефлектора на что влияет? Если чуть меньше или чуть больше на каком параметре антенны это отразиться?

На всех. Конкретную количественную характеристику - что на сколько изменилось % можно дать только для кокретной конструкции. Общего правила или формулы для всех антенн нет.

У Биквада Харченко (классический с периметром 1 лямбда) подбирая расстояние до рефлектора можно подобрать сопротивление на резонансе - точно 50 или точно 75 Ом. Это обеспечило популярность такого типа антенн.
Чем крупнее рефлектор у Харченко - тем меньше излучение назад (лучше F/B ratio) и немножко растет усиление вперёд. Если с минимально возможным рефлектором оно около 8 dBi, то с рефлектором 1х1 лямбда с бортиками 0.16 лямбда можно вперёд выжать 10.7 dBi (F/B достигнет 30 дБ)
Дальнейшее увеличение рефлектор или бортов уже не добавляет роста направленности вперёд

Чтобы избежать ненужный гемор и повысить повторяемость устройства, желательно встроенную антенну отрезать и полностью перейти на внешнюю?

Ruslan пишет: Чтобы избежать ненужный гемор и повысить повторяемость устройства, желательно встроенную антенну отрезать и полностью перейти на внешнюю?

Вообще не понимаю о чем речь?
Может начнем не с конца, а с начала?
Какая у Вас задача изначальная и что из оборудования имеется сейчас

Сейчас для опытов собрал в кучу ручной сканер.

фотки не айс.

1. Модуль и кабель видно на фотке.
2. Кабель подключен параллельно встроенной антенне модуля.
3. длина кабеля от Bi-loop до модуля около 10 см, с учетом длины волны в кабеле лямбда порядка 8см. Кабель дает задержку близкую к лямбде (это получилось случайно).

Сейчас пытаюсь собрать второй модуль с антеной Quados и замерить кто из-них лучше.

Далее попробую собрать антенны с вашего сайта (который вы дали)

Также планирую посмотреть спиральную.

Все измерения я заношу в файл и смотрю что лучше что хуже