Det första jag skulle vilja skriva är en liten introduktion till historia, teori och användning av fraktalantenner. Fractal antenner var öppna nyligen. Deras först uppfann Nathan Cohen 1988, då publicerade han sin forskning hur man gör en antenn för en TV-TV och patenterad 1995.

Fractalantenn har flera unika egenskaper, som skrivet i Wikipedia:

"Fractalantenn är en antenn som använder en fraktal, självbeserveringsdesign för att maximera längden eller öka omkretsen (i de interna sektionerna eller den externa strukturen) hos ett material som kan ta emot eller sända elektromagnetiska signaler inom denna totala yta eller volym. "

Vad betyder det exakt? Tja, du behöver veta vad en fraktal är. Också från Wikipedia:

"Fractal, som regel, är en grov eller fragmenterad geometrisk form, som kan delas in i delar, var och en av delarna kommer att vara en kopia av hela reducerade storlek - den här egenskapen kallas självlikhet."

Således är fraktalen en geometrisk form som upprepar sig igen och igen, oavsett storleken på de enskilda delarna.

Det visade sig att fraktalantenner är ca 20% effektivare än konventionella antenner. Detta kan vara användbart, speciellt om du vill att din TV-antenn ska ta digital video eller högupplösta video, ökat ett cellulärt område, Wi-Fi-sortiment, mottager en radio FM eller AM, etc.

I de flesta mobiltelefoner står fractalantenner redan. Du kan märka det, eftersom mobiltelefoner inte längre har antenner utanför. Detta beror på att det är fractalantenner, etsade på kretskortet, vilket gör det möjligt för dem att bättre ta emot en signal och ta mer frekvenser som Bluetooth, cellulär kommunikation och Wi-Fi från en antenn.

Wikipedia:

"Fractalantennsvaret är märkbart annorlunda än traditionella antenndesigner av det faktum att det kan arbeta med bra prestanda vid olika frekvenser samtidigt. Frekvensen av standardantenner måste skäras för att kunna ta endast denna frekvens. Därför är fraktalantennen, i motsats till det vanliga, en utmärkt design för bredbands- och multidia-band-applikationer. "

Tricket är att designa din fractalantenn för att resonera på en viss, central frekvens du behöver. Det betyder att antennen kommer att se annorlunda ut på vad du vill få. För att göra detta, använd matematik (eller online-kalkylator).

I mitt exempel ska jag göra en enkel antenn, men du kan göra mer komplex. Desto svårare desto bättre. Jag kommer att använda spolen från den 18-kärniga ledningen med en solid kärna för att göra en antenn, men du kan slutföra dina egna monteringsavgifter i enlighet med dina estetiska överväganden, gör det mindre eller mer komplext med stor upplösning och resonans.

Jag ska göra tv-antenn för att ta emot digital-tv eller högupplösta TV. Det är lättare att arbeta med dessa frekvenser, de är belägna i längdområdet från ca 15 cm till 150 cm för halva våglängden. För enkelheten och billigheten av detaljer, kommer jag att ordna den på en gemensam dipolantenn, det kommer att fånga vågen av ett intervall på 136-174 MHz (VHF).

Du kan lägga till direktör eller reflektor för att ta emot WAVES of UHF (400-512 MHz), men mottagningen kommer att vara mer beroende av antennens riktning. VHF beror också på riktningen, men i stället för att direkt peka på TV-stationen i händelse av en UHF-installation måste du installera VHF-öron vinkelrätt mot TV-stationer. Här måste du göra lite mer ansträngning. Jag vill göra den enklaste designen, för det är också en ganska komplicerad sak.

Huvudkomponenter:

• Monteringsyta, såsom ett plastfodral (20 cm x 15 cm x 8 cm)
• 6 skruvar. Jag använde stålskruvar för plåt
• Transformatorresistens från 300 ohm till 75 ohm.
• Monteringstrådens tvärsnitt 18 AWG (0,8 mm)
• RG-6 kabel koaxial med terminatorer (och med gummihölje, om installationen kommer att vara på gatan)
• Aluminium när du använder reflektorn. I den inbäddade ovan var det sådant.
• Tunnmarkör
• Två par små tänger
• Linjen är inte kortare än 20 cm.
• Vinkelmätningstransportör
• Två borrar, en något mindre diameter än dina skruvar
• Liten skärare för tråd
• Skruvmejsel eller skruvmejsel

Obs! Den nedre delen av aluminiumtrådsantennen är till höger på bilden där transformatorn sticker ut.

Steg 1: Lägga till en reflektor

Samla kroppen med en reflektor under plastkåpan

Steg 2: Borrhål och installation av fästpunkter

Borra små hål för avlägsnande på motsatt sida av reflektorn i dessa positioner och placera den ledande skruven.

Steg 3: Krama, klippa och prata ledningar

Klipp fyra 20-centimeter bitar av tråd och placera på huset.

Steg 4: Trådmätning och märkning

Använd markören, markera varannan 2,5 cm på ledningen (på dessa ställen kommer det att finnas böjningar)

Steg 5: Skapa fraktaler

Detta steg måste upprepas för varje bit av tråd. Varje böjning ska vara lika med exakt 60 grader, eftersom vi kommer att göra liksidiga trianglar för fraktal. Jag använde två par tänger och transport. Varje böjning görs på etiketten. Innan du böjer, visualisera riktningen för var och en av dem. Använd det bifogade diagrammet för detta.

Steg 6: Skapa dipoler

Klipp mer två trådstycken med en längd av minst 15 cm. Wrap dessa ledningar runt de övre och nedre skruvarna som går längs den långa sidan och slingrar sedan till den centrala. Klipp sedan extra lång.

Steg 7: Installation av dipoler och installation av transformatorn

Säkra var och en av fractalerna på vinkelskruvarna.

Fäst transformatorn av lämplig impedans till två centrala skruvar och dra åt dem.

Monteringen är klar! Kolla och njut!

Steg 8: Mer iterationer / experiment

Jag gjorde några nya saker med en pappersmall från Gimp. Jag använde en liten fast telefonledning. Det visade sig vara ganska liten, slitstark och militant att böja sig i komplexa former som krävs för den centrala frekvensen (554 MHz). Detta är medelvärdet för den digitala UHF-signalen för kanalerna av väsentlig tv i mitt område.

Foto bifogad. Kanske är det svårt att se koppartrådarna med svag belysning på bakgrunden av kartong och med ett band över, men tanken på dig är redan förståelig.

Med denna storlek är elementen ganska bräckliga, så de måste bearbetas snyggt.

Jag lade också till ett mönster i PNG-format. För att skriva ut önskad storlek måste du öppna den i Photo Editor, till exempel i Gimp. Mallen är inte idealisk, för jag gjorde det manuellt med musen, men det är tillräckligt bra för mänskliga händer.

I matematik kallas fraktal de uppsättningar som består av element som liknar uppsättningen som helhet. Det bästa exemplet: Om du tittar nära ellipsens linje blir det rakt. Fractal - Hur mycket har inget emot - bilden blir fortfarande svår och liknande en allmän vy. Element är bisarra. Följaktligen anser det enklaste exemplet på fraktal koncentriska cirklar. Hur mycket inte har något emot, visas nya cirklar. Exempel på fraktaler. Till exempel, i Wikipedia, ges en ritning av kål Romanesco, där Kochan består av koner, som exakt liknar en ritad Kochan. Nu förstår läsare att det inte är lätt att göra fraktalantenner. Men intressant.

Varför är Fractalantenner

Utnämningen av fraktalantenn är att fånga mer mindre offer. I västerländsk video - det är möjligt att hitta en paraboloid där emitteren kommer att tjäna ett segment av fraktalbandet. Det finns redan gjorda av folieelement av mikrovågsugn, effektivare än vanligt. Vi kommer att visa hur man gör en fraktalantenn i slutet, men enligt överenskommelse är engagerade i enbart med mätaren. Vi nämner att det finns en hel plats, naturligtvis, utomlands, där det främjas motsvarande produkt, det finns inga ritningar. Vår hemlagad fraktalantenn är lättare, den viktigaste värdigheten - designen kommer att kunna göra med egna händer.

De första fractalantennerna - Biconic - verkade om du tror på videon från Fracenna.com, 1897 av Oliver Lodge. Leta inte efter Wikipedia. I jämförelse med den vanliga dipolen ger ett par trianglar istället för en vibrator en expansion av en remsa med 20%. Skapa periodiska upprepande strukturer, lyckades samla miniatyrantenner inte sämre än stor kille. Möt ofta den biconiska antennen i form av två ramar eller bisarra plattor.

I slutändan tillåter du dig att ta fler TV-kanaler.

Om du skriver en begäran om YouTube visas en video för tillverkning av fractalantenner. Det blir bättre att förstå hur det är ordnat, om du presenterar den sex-spetsiga stjärnan av den israeliska flaggan, där vinkeln skärs av med axlarna. Det visade sig, tre hörn var kvar, två ena sida på plats, den andra är inte. Det sjätte hörnet är frånvarande alls. Nu har vi två liknande stjärnor med vertikalt, centrala hörn till varandra, slots vänster och höger, ovanför dem - ett liknande par. Det visade sig ett antenngaller - den enklaste fractalantennen.

Stjärnor för hörn är anslutna av mataren. Parly kolumner. Signalen från linjen avlägsnas, exakt i mitten av varje tråd. Designen är monterad på bultarna på det dielektriska (plast) substratet enligt lämplig storlek. Stjärnans sida är exakt tum, avståndet mellan stjärnornas hörn vertikalt (matarens längd) är fyra tum, horisontellt (avståndet mellan två matarkablar) är tum. Stjärnor har 60 grader på toppen, nu kommer läsaren att dra ett liknande mönster i form av en mall för att självständigt göra en fraktalantenn. Gjorde en fungerande skiss, skalan inte respekteras. Hantera inte att stjärnorna kom ut exakt, Microsoft Paint utan stora möjligheter till tillverkning av exakta ritningar. Tillräckligt för att titta på bilden så att fractalantennanordningen blir uppenbar:

1. En brun rektangel är ett dielektriskt substrat. Fractalantennen visas i figuren har ett symmetriskt orienteringsdiagram. Om du skyddar emitteren från störningen placeras skärmen på fyra ställen bakom substratet på ett avstånd av tum. Vid frekvenser är det inte nödvändigt att placera ett solidt metallblad, det finns tillräckligt med nät med ett tredje tums ansikte, glöm inte att ansluta skärmen med kabelflätan.
2. Mataren med vågmotstånd på 75 ohm kräver samordning. Hitta antingen för att göra en transformator som omvandlar 300 ohm till 75 ohm. Det är bättre att lagra KSV-mätaren och välj önskade parametrar som inte är till kontakten, utan av enheten.
3. Fyra stjärnor, sår från koppartråd. Varnering isolering i handläggningen med mataren kommer att rengöras (om någon). Antennens interna matare består av två parallella trådar. Antennen är inte dåligt att placera i lådan för att skydda mot dåligt väder.

Vi samlar en fraktalantenn för digital-tv

Efter att ha läst till slutet kommer fractalantennerna att göra något. Så snabbt fördjupades i designen som de glömde att berätta om polarisation. Vi antar att det är linjärt och horisontellt. Dessa system av anledningar:

• Video, självklart, amerikanskt ursprung, pratar om HDTV. Därför kan vi ta bort det angivna landet.
• Som du vet, på planeten sänds få stater från satelliter med cirkulär polarisation, bland dem av Ryska federationen och Förenta staterna. Följaktligen tror vi, annan information överföringsteknik liknande. Varför? Det var ett kallt krig, vi tror att båda länderna valde strategiskt och hur man överför, andra länder går från rent praktiska överväganden. Cirkulär polarisering är inbäddad speciellt för spion-satelliter (rör sig ständigt i förhållande till observatören). Därför grunderna att tro det i tv och i sändning finns det likhet.
• Antennens struktur säger att linjära. Här är det helt enkelt ingenstans att ta cirkulär eller elliptisk polarisation. Följaktligen - om endast bland våra läsare finns inga yrkesverksamma som äger Mana - om antennen inte fångar i den accepterade positionen, vrid 90 grader i emitterplanet. Polarisering kommer att förändras till vertikal. Förresten kommer många att kunna fånga och FM, om dimensionerna sätter mer än en gång i 4. Bättre tråd tar det hårdare (till exempel 10 mm).

Vi hoppas att förklara läsarna hur man använder fractalantennen. Ett par råd på en enkel montering. Så försök att hitta en tråd med lackerat skydd. Böj formerna, som visas på bilden. Då divergerar designarna, vi rekommenderar att göra detta:

1. Skjut stjärnorna och matarkablarna i dockningsområdena. Trådmatare för öronen stärker bultarna på substratet i mittdelarna. För att utföra åtgärden korrekt, mäta tum i förväg och spendera två parallella linjer med en penna. Längs dem borde ligga ledningen.
2. Säljs ner en enda design, noga släcker avstånden. Författarna till videon rekommenderas för att göra emitteren så att stjärnorna i hörnen är smidigt liggande på matarna, och de motsatta ändarna vilar på kanten av substratet (var och en på två ställen). För en exemplifierande stjärna markerade platser i blått.
3. För att utföra ett tillstånd lockas varje stjärna på ett ställe en bult med en dielektrisk chomant (till exempel från Cambrid Wire PVA och liknande). Bilden av fästena visas i rött för en stjärna. Bulten är schematiskt dras av en cirkel.

Foderkabeln passerar (tillval) på baksidan. Borrhål hål. KSW-inställningen utförs genom att ändra avståndet mellan matarkablarna, men i denna design är det en sadistisk metod. Vi rekommenderar att du bara mäta antennens vågmotstånd. Minns hur det här är gjort. Det kommer att ta en generator till frekvensen av programmet som exempelvis ses, 500 MHz, en ytterligare högfrekvent voltmeter som inte sparar före signalen.

Därefter mäts spänningen som utfärdas av generatorn, för vilken den stängs till voltmätaren (parallell). Från variabelt motstånd med extremt mindre självinduktans och antenn samlar vi en resistiv delare (anslut konsekvent efter generatorn, första motståndet, sedan antennen). Voltmätaren mäter spänningen hos det variabla motståndet, samtidigt justera det nominella värdet tills generatoravläsningarna utan belastning (se ovan) kommer inte att vara dubbelt så stor. Det betyder att värdet av det variabla motståndet blev lika med antennens vågmotstånd vid en frekvens av 500 MHz.

Nu är det möjligt att göra en transformator på rätt sätt. Det är svårt att hitta rätt sak i nätverket, för älskare att fånga sändningen hittade ett färdigt svar http://www.cqham.ru/tr.htm. Webbplatsen är skriven och dras hur man samordnar belastningen med en 50-ohm-kabel. Obs! Frekvenserna motsvarar KV-sortimentet, SV passar här delvis. Antennens vågmotstånd bibehålls i intervallet 50-200 ohm. Hur mycket kommer stjärnan att ge, det är svårt att säga. Om det finns en anordning för mätning av linjens vågmotstånd, återkallelse: Om matarens längd är mer än en fjärdedel av våglängden, överförs antennmotståndet till utgången oförändrad. För ett litet och stort sortiment kan sådana villkor inte säkerställas (vi kommer att påminna om att det utökade sortimentet också ingår i funktionerna i Fractal-antenner), men för mätmål används det nämnda faktumet överallt.

Nu vet läsare allt om dessa fantastiska transceiverenheter. En sådan ovanlig form föreslår att universums mångfald inte passar in i den typiska ramen.

Under det senaste halvt sekel har livet snabbt förändrats. De flesta av oss tar resultaten av modern teknik som förfallen. För allt som gör livet mer bekvämt, blir du van vid mycket snabbt. Sällan som undrar "var kom det ifrån?" Och "Hur fungerar det?". Mikrovågsugnen värmer frukost - ja, smarttelefonen gör det möjligt att prata med en annan person - utmärkt. Det verkar vara en uppenbar möjlighet.

Men livet kan vara helt annorlunda om en person inte sökte förklaringar till händelserna. Ta till exempel mobiltelefoner. Kom ihåg de utdragbara antennerna i de första modellerna? De störde, ökade enhetens storlek, i slutändan bröt ofta. Vi tror att de någonsin sjunkit i flugan, och i en del av felet ... Fractals.

Fractalritningar fascinerar med sina mönster. De liknar definitivt bilder av kosmiska föremål - nebulae, ackumulering av galaxer och så vidare. Därför är det ganska naturligt att när Mandelbrot uttryckte sin teori om fraktaler, väckte hans studier ökat intresse bland de som var engagerade i studien av astronomi.

En av dessa älskare som heter Nathan Cohen (Nathan Cohen) efter att ha besökt föreläsningen, slog Benoit Mandelbrot i Budapest elden tanken på den praktiska tillämpningen av den kunskap som uppnåtts. Det var sant det intuitivt, och inte en sista roll i hans öppning spelade ärendet. Att vara en radio amatör, sökte Nathan att skapa en antenn som har så mycket känslighet så mycket som möjligt.
Det enda sättet att förbättra antennparametrarna, som var känt vid den tiden, var att öka dess geometriska storlekar. Ägaren av bostäder i Boston centrum, som hyrdes Nathan, var kategoriskt mot installationen av stora takenheter.

Då började Nathan experimentera med olika former av antenner, vilket försökte få maximalt resultat med minimala storlekar. Att vända om tanken på fraktalformer, Cohen, det som kallas, gjorde Naobum en av de mest kända frakterna från ledningen - "Snezhinka Koch".

Svenska matematiker Helge von Koch (Helge von Koch) kom upp med denna kurva tillbaka 1904. Den erhålles genom att dividera segmentet i tre delar och ersätta mittsegmentet med en liksidig triangel utan en del som sammanfaller med detta segment. Definitionen är lite komplicerad för uppfattning, men i figuren är allt klart och enkelt.

Det finns också andra sorter av "Koch-kurvan", men den ungefärliga formen av kurvan förblir liknande.
När Nathan anslute antennen till radiomottagningen var det mycket förvånad - känsligheten ökade dramatiskt. Efter experimentserien insåg den framtida professorn i University of Boston att antennen på en fraktalfigur har en hög effektivitet och täcker ett mycket bredare frekvensområde jämfört med klassiska lösningar. Dessutom möjliggör formen av antenn i form av en fraktalkurva att avsevärt minska geometriska dimensioner.

Nathan Cohen ledde till och med att teoremen visade att skapa en bredbandsantenn, det räcker för att ge den formen av en självliknande fraktalkurva. Författaren patenterade sin öppning och grundade företaget för utveckling och design av Fractal Antennas Fractal antennsystem, med rätta att i framtiden, tack vare dess upptäckt, kommer mobiltelefoner att kunna bli av med besvärliga antenner och bli mer kompakta.

I princip hände det. Det är sant att Nathan bedöms med stora företag som olagligt använder sin upptäckt för produktion av kompakta kommunikationsenheter. Några kända tillverkare av mobila enheter, som Motorola, har redan kommit till ett fredligt avtal med uppfinnaren av en fraktalantenn.

PS: Förutse de frågor som har uppstått i detta ämne, antar jag inte ett sådant ett effektivt arbete av sådana antenner. Fuska inte fysik och natur. Varje vridning och reduktion av antennens storlek orsakar en minskning av dess effektivitet. Denna typ av antenn och system av dem är möjliga att tillämpa vid tillräckligt höga frekvenser och, om de önskar dem miniatyrisering. Detta hittar redan sin användning i mobiltelefoner, resonatorer på marker, tryckta kretskort, och så vidare.
Det är inte nödvändigt att vänta på hög effektivitet här, men de kommer att arbeta i glädjeförhållandena och redan fungerar.

Som vi sedde i tidigare artiklar konstaterades att effektiviteten av fraktalantenner är ca 20% mer än vanliga antenner.Det kan vara mycket användbart för användning. Speciellt om du vill ha din egen tv-antenn för att uppfatta en digital signal eller högupplöst video, för att öka intervallet av mobiltelefoner, Wi-Fiområde, FM eller AM-radio, och så vidare.

De flesta mobiltelefoner har redan inbyggda fraktala antenner. Om du har märkt de senaste åren har mobiltelefoner inte längre en antenner på utsidan. Detta beror på att de har interna fractalantenner graverade på ett tryckt kretskort, vilket gör det möjligt för dem att få bättre mottagning och uppfattar fler frekvenser, som Bluetooth, cellsignal och Wi-Fi allt från en antenn samtidigt!

Information från Wikipedia: "Fractalantenn skiljer sig markant från en antenn med en traditionell design, eftersom den kan fungera med bra prestanda på en mängd olika frekvenser samtidigt. Vanligtvis måste standardantenner vara" skurna "vid den frekvens som de måste Används och, så standardantennen fungerar bra bara vid denna frekvens. Detta gör fraktion antenner med en utmärkt lösning för bredband och multibone applikationer. "

Tricket är att skapa en fraktalantenn som kommer att resonera vid den frekvensen du vill få. Det betyder att det kommer att se annorlunda ut och kan utformas för att vara annorlunda beroende på vad du vill få. En liten matematik och kommer att förstå hur man gör det. (Kan begränsas till en-linjers kalkylator)

I vårt exempel kommer vi att göra den enklaste antennen, men du kan göra mer komplexa antenner. Desto svårare desto bättre. Vi kommer att använda en enda genererbar trådkaliberspole som krävs för att skapa antenn som ett exempel, men du kan vidare använda dina egna etsningsavgifter för att göra en antenn mindre eller svårare med stor upplösning och resonans.

(Tab \u003d TV-antenn)

I den här handboken försöker vi skapa en tv-antenn för en digital signal eller en högupplösningssignal som sänds av radiokanalen. Med dessa frekvenser är det lättare att fungera, våglängder vid dessa frekvenser är från halva fötterna till flera meter i längd för halva våglängden hos signalen. För DMW (avgörande vågor) på kretsen kan du lägga till direktör (regissör) eller reflektor (reflektor) som gör en antenn mer beroende av riktningen. VHF (UltraShort Waves) antenner beror också på riktningen, men istället för att peka direkt på tv-stationer, är "öronen" av Dipole VHF-antenner, det är fritt att vara vinkelrätt mot vågen av en tv-station som sänder en signal.

Först hitta de frekvenser du vill få eller sända. För tv, här är en länk till frekvensschemat: http://www.csgnetwork.com/tvfreqtable.html

Och för att beräkna antennens storlek, kommer vi att använda en online-kalkylator: http://www.kwarc.org/ant-calc.html.

Här är en bra pdf för design och teori:ladda ner

Hur man hittar en våglängd av signalen: längden på vågen i fötterna \u003d (ljusskoefficienten i fötterna) / (frekvens i Hertz)

1) Ljushastighetskoefficient i fot \u003d +983571056,43045

2) Ljushastighetskoefficient i meter \u003d 299792458

3) Hastighetskoefficienten för ljus i tum \u003d 11802852700

Var ska man börja: (VHF / UHF Dipole Array med en reflektor, som fungerar bra för ett brett spektrum av DB2-frekvenser):

(350 MHz - en fjärdedel av en 8-tums vågor - 16-tums halvvåg, som faller inom området ultrahöga frekvenser - mellan kanalerna 13 och 14, och som är den centrala frekvensen mellan MV-DMB-intervallet för den bästa resonansen). Dessa krav kan ändras för att fungera bättre i ditt område, eftersom din distributionskanal kan vara lägre eller högre i en grupp.

Baserat på materialet på följande länkar (http://uhfhdtvantenna.blogspot.com/ http://budgetiq.wordpress.com/2008/07/29/diy-hd-antenna/ http://members.shaw.ca/hdtvantenna/ och http: // nuvarande .org / ptv / ptv0821make.pdf) , Endast fraktalstrukturer gör att du kan vara mer kompakt och flexibel och vi kommer att använda en DB2-modell som har en hög förstärkning och är redan helt kompakt och populär för intern och utomhusinstallation.

Huvudkostnader (kostar ca $ 15):

1. Monteringsyta, såsom plasthus (8 "x6" x3 "). http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productid\u003d2062285
2. 6 skruvar. Jag använde skruvarna för stål och plåt.
3. Tänk på transformatorn 300 ohm till 75 ohm. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productid\u003d2062049
4. Någon mängd av den 18: e kaliberna av fasta ledningar. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productid\u003d2036274
5. Koaxial RG-6 med terminatorer - Begränsare (och gummihölje, om installationen är gjord utanför).
6. Aluminium när du använder reflektorn.
7. Markör Cheeler eller ekvivalent är företrädesvis med en tunn spets.
8. Två par små tänger - nålar.
9. En guide är minst 8 tum.
10. Transport för mätvinkel.
11. Borra och borra som är mindre än diameter än dina skruvar.
12. Små nippers.
13. Skruvmejsel eller skruvmejsel.

Obs! HDTV / DTV-installation i PDF http://www.ruckman.net/downloads-1#fraktaltemplatta.

Steg ett:

Samla kroppen med en reflektor under plastlocket:

Steg andra:

Borra små gängade hål på motsatt sida av reflektorn i följande positioner och placera den ledande skruven (skruven).

Steg tre:

Klipp fyra 8 "skivning av fast tråd med en kärna och barish den.

Steg fyra:

Använd markören, markera varje tum på ledningen. (Det här är platser där vi ska göra böjningar)

Pitch femte:

Du måste upprepa detta steg för varje tråd. Varje böjning på ledningen kommer att vara lika med 60 grader, så det visar sig som om fraktal. Som liknar en liksidig triangel. Jag använde två par tänger och transport. Varje böja kommer att vara på 1 "division. Se till att du visualiserar riktningen för varje tur innan du gör det! Använd schemat nedan för att hjälpa till.

Steg sex:

Jag kommer att klippa ut ytterligare 2 lediga ledningar minst 6 cm lång och prata dem. Böj dessa ledningar runt de övre och nedre skruvarna och knyta med skruvcentret. Således kommer alla tre i kontakt. Använd nippers för att separera onödiga tråddelar.

Steg sjunde:

Placera och linda alla dina fraktaler i hörnen i skruvarna.

Steg åttonde:

Fäst sändningstransformatorn genom två skruvar till mitten och dra åt dem.

Redo! Nu kan du kolla din design!

Som du kan se i bilden nedan, varje gång du delar upp varje sektion och skapar en ny triangel med samma trådlängd, kan den passa i ett mindre utrymme, ockuperar en plats i en annan riktning.

Översättning: Dmitry Shakhov

Nedan tittar du på videon om skapandet av Fractal-antenner (Eng.):

(Tab \u003d Wi-Fi-antenn)

Tidigare var jag tvungen att höra om fraktalantenner och efter ett tag ville jag själv försöka göra min egen fraktalantenn, så att säga, prova detta koncept. Några av fördelarna med fractalantenner som beskrivs i forskningsarbete på fraktalantenner är deras förmåga att effektivt få multi-band RF-signaler, med sina relativt små storlekar. Jag bestämde mig för att skapa en prototypfraktalantenn baserat på Serpinsky-mattan.

Jag utvecklade min fraktalantenn med hänsyn till kontakten som är kompatibel med min router Linksys WRT54GS 802.11g. Antennen har en lågprofilerad förstärkningsdesign och på förestning på ett avstånd av 1/2 km från WiFi-länden med flera träd på vägen visade ganska bra resultat och signalstabilitet.

Du kan ladda ner PDF-versionen av Aerpinsky Carpet-baserade antennmall, som jag använde, liksom en annan dokumentation för dessa länkar:

Göra prototyp

Detta är ett foto med en redan färdig prototyp av en fraktalantenn:

Jag bifogade Linksys WRT54GS RP-TNC - kontakten till fractalantennen för testning

När jag utformade min första prototyp av fractalantennen, var jag oroad över att trianglarna kunde i processen i processen med etsning, trianglarna kunde isoleras från varandra, så jag utvidgade något anslutningen mellan dem. Obs! Eftersom den slutliga övergångstonern slutfördes mer exakt än förväntat, kommer följande version av prototypen av fractalantennen att presenteras med subtila kontaktpunkter mellan var och en av de fraktala iterationerna av serpins triangel. Det är viktigt att se till att elementen i Serpinsky-mattan (trianglar) är i kontakt med varandra och anslutningspunkten ska vara så tunnare som möjligt:

Antenndesignen trycktes på Pulsar Pro FX-laserskrivaren. Denna process gjorde det möjligt för mig att kopiera antennens utformning på kopparbelagt material i det tryckta kretskortet:

Den lasertryckta konstruktionen av antennen överförs därefter till ett ark av kopparkretskort med en termisk process med användning av en modifierad laminator:

Detta är materialet i koppartryckt kretskort efter det första steget i toneröverföringsprocessen:

Nästa steg var användningen av Pulsar Pro FX Laminator "Green TRF Foil" på PCB. Grönfolie används för att fylla några tonerutrymmen eller ojämna förtjockade beläggningar i toneröverföring:

Detta är en renad bräda med en antenndesign. Styrelsen är klar för etsning:

Här förtäckte jag baksidan av det tryckta kretskortet med hjälp av ett band:

Jag använde den direkta etsningsmetoden för järnklorid till etsningsavgifter på 10 minuter. Metoden för direkt etsning utförs med användning av en svamp: det är nödvändigt att långsamt torka järnkloriden för hela brädet. På grund av hälsofara vid användning av klorjärn klädde jag säkerhetsglasögon och handskar:

Detta är en avgift efter etsning:

Jag torkade kretskortet med en tampong doppad i aceton för att avlägsna toneröverföringsbeläggningar. Jag använde rengöringshandskar, eftersom aceton absorberas genom typiska latex-engångshandskar:

Jag borrade ett hål för en antennkontakt med en borr och borr:

För min första prototyp använde jag RP-TNC-kontakten från standardantenner Linksys Router:

Linksys Närbild - Kompatibel RP-TNC-antennanslutning:

Jag lägger lite vatten på det tryckta kretskortet på lödningsplatsen omedelbart före lödning:

Nästa steg måste du lödda ledningen från RP-TNC-kontakten till basen av den Serpinsky-antennen på det tryckta kretskortet:

Den andra ledningen av antennkontaktlödaren till PCB-brädans plan:

Antenn är klar för användning!

Skicka ditt bra arbete i kunskapsbasen är enkel. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete är mycket tacksamma för dig.

Postat på http://www.allbest.ru/

Introduktion

Antennen är en radiotechnisk anordning avsedd för strålning eller mottagning av elektromagnetiska vågor. Antennen är ett av de viktigaste elementen i vilket radiotechniskt system som är förknippat med strålning eller mottagning av radiovågor. Sådana system inkluderar: radiokommunikationssystem, sändning, tv, radiokontroll, radiorelä, radar, radio astronomi, radionavigering etc.

I konstruktiv respekt är antennen trådar, metallytor, dielektrics, magnetodielektriska. Utnämningen av antennen illustreras av ett förenklat radiolinschema. Högfrekventa elektromagnetiska oscillationer som moduleras av en användbar signal och generator som skapats av generatorn omvandlas av sändningsantennen till elektromagnetiska vågor och emitteras till utrymmet. Typiskt levereras elektromagnetiska oscillationer från sändaren till antennen inte direkt, men med kraftledningen (linjen för överföring av elektromagnetiska vågor, matare).

Samtidigt appliceras elektromagnetiska vågor i samband med den längs mataren, som transformeras av antennen i de divergerande elektromagnetiska vågorna av ledigt utrymme.

Den mottagande antennen fångar fria radiovågor och omvandlar dem till relaterade vågor, som tillhör med mataren till mottagaren. I enlighet med principen om reversibilitetsantenner ändras inte egenskaperna hos en antenn som arbetar i överföringsläget när den här antennen körs i mottagarläget.

Apparater som liknar antennerna används också för att excitera elektromagnetiska oscillationer i olika typer av vågledare och volymresonatorer.

1. Antennens huvudsakliga egenskaper

1.1 Kort information om de viktigaste parametrarna för antennerna

Vid val av antenner jämför de huvudsakliga egenskaperna: driftsfrekvensområde (bandbredd), amplifieringskoefficient, orienteringsdiagram, ingångsresistens, polarisation. En kvantitativ förstärkning av antennen GA visar hur många gånger kraften hos den signal som antagits av denna antenn, mer signalkraft som antas av den enklaste antennen - en halvvågs vibrator (isotropisk emitter) placerad i samma plats av rymden. Förstärkningskoefficienten uttrycks i DB eller DB decibel. Förstärkningen bestämd ovan, betecknad med dB eller DBD (i förhållande till dipolen eller halvvågvibratorn) och förstärkningen i förhållande till den isotropa emitteren, betecknad med DBI eller DB ISO, bör särskiljas. Under alla omständigheter är det nödvändigt att jämföra samma typ av värden. Det är lämpligt att ha en antenn med stor förstärkning, men ökningen av förstärkning kräver som regel komplikationerna för dess design och dimensioner. Det finns inga enkla småstora antenner med stor vinst. Riktningsdiagrammet (DN) antennen visar hur antennen tar signaler från olika riktningar. I det här fallet är det nödvändigt att överväga antennens botten både i horisontella och i vertikala plan. De icke-riktningsantennerna i vilket plan som helst har DN i form av en cirkel, det vill säga en antenn kan ta emot signaler från alla sidor lika, till exempel det vertikala stiftelektrondiagrammet i det horisontella planet. Riktningsantennen kännetecknas av närvaron av en eller flera DN-kronblad, den största kallas den huvudsakliga. Vanligtvis, förutom den viktigaste, finns det bak- och sidblad, vars nivå är betydligt mindre än huvudbladet, vilket försämrar antennens funktion, vilket är därför de försöker minska sin nivå.

Antenninmatningsmotståndet betraktas som förhållandet mellan momentan spänningsvärden mot signalens ström vid antennens kraftpunkter. Om spänningen och signalströmmen samtidigt sammanfaller i fas är förhållandet ett giltigt värde och ingångsresistansen är rent aktiv. När fasskiftet, förutom den aktiva komponenten, den reaktiva - induktiva eller kapacitiva, beroende på om strömmen ligger bakom spänningsfasen eller framför den. Ingångsmotståndet beror på frekvensen för den mottagna signalen. Förutom ovanstående grundläggande egenskaper hos antennen finns det ett antal andra viktiga parametrar, såsom koefficienten för den stående vågen av KSW (SWR-stående vågförhållande), nivån av tvärpolarisation, driftstemperaturområde, vind laster och liknande.

1.2 Klassificering av antenner

Antenner kan klassificeras enligt olika egenskaper: enligt DSH-PANZEN-patter, av de strålningselements natur (antenner med linjära strömmar eller vibrerande antenner, antenner, som emitterar genom det öppna rymdanslutna antenner, kommer yta antenner); Av typen av radiotekniksystem, som använder antenn (antenn för radiokommunikation, för sändning, tv, etc.). Vi kommer att följa intervallklassificeringen. Fastän i olika vågområden används antenner ofta med samma (med typ) emitterande element, men det konstruktiva utförandet av dem är olika; Parametrarna för dessa antenner och kraven för dem är också väsentligt olika.

Antennerna för följande vågområden beaktas (namnen på intervallet ges i enlighet med radiokommunikationsföreskrifterna; Namnen anges i parenteserna, utbrett i litteraturen på antennmatningsenheterna): Miriameter (Super långa vågor); kilometer (långa) vågor (); hektometer (medium) vågor (); Decamer (korta) vågor (); meter vågor (); Decimeter vågor (); Santimeter vågor (); Millimeter vågor (). De fyra sista intervallen kombineras ibland med det vanliga namnet "Ultrashort Waves" (VHF).

1.2.1 Antenners intervall

Under de senaste åren har ett stort antal nya kommunikationssystem dykt upp på radiokommunikations- och sändningsmarknaden, med olika egenskaper. Ur användarnas synvinkel, när man väljer ett radiokommunikationssystem eller sändningssystem, är det främst en uppmärksamhet på kvaliteten på kommunikation (sändning), liksom för bekvämligheten med att använda detta system (terminalanvändare), vilket är bestämt Med dimensionerna, vikten, enkel kontroll, lista över ytterligare funktioner. Alla dessa parametrar bestäms väsentligen av typen och konstruktionen av antennanordningarna och elementen i antennmatningsbanan för det aktuella systemet, utan att implementeringen av radiokommunikationen är otänkbar. I sin tur är den avgörande faktorn för antennens konstruktion och effektivitet utbudet av deras driftsfrekvenser.

I enlighet med klassificeringen av frekvensområden finns det flera stora klasser (grupper) av antenner, fundamentalt olika: antennerna hos super-silver (tillägg) och långvåg (DV) -områden; Antennerna i det genomsnittliga midjan (SV) -området; Kortvåg (sq) -antenner; Antenner av det ultravattenburen (VHF) -området; Over-frekvens (mikrovågsugn) antenner.

De mest krävda de senaste åren med tanke på tillhandahållandet av personliga kommunikationstjänster, radio- och tv-system är KV-radiosystem, VHF och mikrovågsugn, vars antennanordningar kommer att diskuteras nedan. Det bör noteras att, trots det framträdande omöjligheten enligt uppfinningen av den nya i antennen, som under de senaste åren, baserat på ny teknik och principer, har gjorts betydande förbättringar av klassiska antenner och nya antenner har utvecklats, fundamentalt annorlunda än tidigare befintliga mönster , storlekar, grundläggande egenskaper etc. s., vilket ledde till en signifikant ökning av antalet typer av antennanordningar som användes i moderna radiosystem.

I vilket radiokommunikationssystem som helst kan antennanordningar avsedda för överföring endast användas för mottagning eller endast för mottagning.

För var och en av frekvensområdena är det också nödvändigt att skilja antennsystemen för radio riktade och icke-riktiga (omnidirektionella) verkan, som i sin tur bestäms av utnämningen av enheten (kommunikation, sändning etc.), lösningar som löses av enheten (varning, kommunikation, sändning etc. d.). I allmänhet kan antenngaller som består av elementära emitterar (antenner) användas för att öka orienteringsschematet), vilket under vissa förhållanden av deras fasning kan ge de nödvändiga förändringarna i antennstrålens riktning i rymden (säkerställa kontrollen av läget av antennorienteringsschemat). Inom varje intervall kan antennanordningarna endast vid en viss frekvens (enkelfrekvens eller smalband) och antenner som arbetar i ett ganska stort antal frekvenser (bredband eller brett band) särskiljas.

1.3 Strålning av antenngitter

För att erhålla en hög strålningshastighet, som ofta krävs i praktiken, kan ett system med lågkontrollerade antenner användas, såsom vibratorer, slitsar, öppna ändar av vågledare och andra specifikt belägna i rymden och upphetsade strömmar med det erforderliga förhållandet mellan amplituder och faser. I det här fallet bestäms den allmänna orienteringen, särskilt med ett stort antal emittrar, främst av de totala storlekarna av hela systemet och i mycket mindre utsträckning - individuella riktade egenskaper hos enskilda emittrar.

Sådana system innefattar antenngitter (AR). Vanligtvis kallas AR systemet med identiska avgivningselement lika orienterade i rymden och beläget på en särskild lag. Beroende på placeringen av elementen, linjära, ytan och volymetriska gitter, skiljer sig, bland annat är den vanligaste raka och platta AP. Ibland är strålningselementen belägna i omkretsbågen eller på kröklinjiga ytor som sammanfaller med formen av föremålet på vilket AR (Conformal Ar) är belägen.

Det enklaste är den linjära AP, i vilken strålningselementen är belägna längs en rak linje, kallad gitteraxeln, med lika avstånd från varandra (equidistant AP). Avståndet d mellan fascentra av emittrar kallas gitterhöjden. Linjär AP utöver det självständiga värdet är ofta grunden för att analysera andra typer av AP.

2 . Analys av lovande antennstrukturer

2,1 kV antenner och VHF-intervall

Figur 1 - Antennbasstationer

I KV- och VHF-intervallet arbetar ett stort antal radiosektioner av olika ändamål: Kommunikation (radiorelä, cellulär, trunking, satellit, etc.), sändning, tv-sändning. Genom konstruktion och egenskaper kan alla antennanordningar av dessa system delas in i två huvudgrupper - stationära och antenner av rörliga anordningar. Den stationära kan tillskrivas antenner av basstationer i kommunikation, mottagande av tv-antenner, antenner av radioreläkommunikationslinjer och till mobila antenn av personliga kommunikationsanvändare, bilantenner, antenner av bärbara (bärbara) radiostationer.

De grundläggande stationerna antennerna är huvudsakligen icke-riktiga i det horisontella planet, eftersom de ger kommunikation huvudsakligen med rörliga föremål. Den högsta fördelningen var "markplan" typ av vertikal polarisationstyp ("GP") på grund av enkelheten i dess design och tillräcklig effektivitet. En sådan antenn är en vertikal stiftlängd L, vald i enlighet med arbetsvåglängden hos L, med tre eller flera motvikter, installerade som regel på masten (Figur 1).

Längden på stiftet L är värden på L / 4, L / 2 och 5 / 8L och motvikter som sträcker sig från 0,25L till 0,1. Antennens inmatningsmotstånd beror på hörnet mellan motvikten och masten: Ju mindre vinkel (ju mer förtryck trycks till masten), desto mer motstånd. I synnerhet, för en antenn med L \u003d L / 4, uppnås ingångsresistansen hos 50 ohm i en vinkel som är lika med 30 ° C ... 45є. Riktningsdiagrammet för en sådan antenn i det vertikala planet har maximalt i en vinkel på 30є till horisonten. Antenner Gain Coefficient är lika med förstärkningen av den vertikala halvvågdipolen. I en sådan design är det emellertid ingen stiftanslutning med en mast, vilket kräver ytterligare användning av en kortslutningsslinga från en kabellängd L / 4 för att skydda antennen från åskväder och statisk elektricitet.

Antennen L \u003d L / 2 Långt behöver inte kontraster vars roll spelas av masten, och dess DNS i det vertikala planet är starkare till horisonten, vilket ökar sitt sortiment. I detta fall används en högfrekvent transformator för att minska ingångsresistansen, och stiftets botten är ansluten till en entusiastisk mast genom koordineringstransformatorn, som automatiskt löser problemet med blixtskydd och statisk elektricitet. Förbättringen av antennen jämfört med halvvågdipolen är ca 4 dB.

Den mest effektiva av antennen "GP" för långdistans är en antenn med L \u003d 5 / 8L. Det är något längre än halvvågantennen, och matarkabeln förbinder till den induktiva induktansen belägen vid basen av vibratorn. Motvikt (minst 3) är belägna i ett horisontellt plan. Förstärkningen av en sådan antenn är 5-6 dB, det maximala dagen är i en vinkel på 15є till horisonten, och stiftet i sig är jordad till masten genom matchningsspolen. Dessa antenner är smalbandshalvvåg, i samband med vilka de behöver en mer grundlig inställning.

Figur 2 - halvvågs vibratorantenn

Figur 3 - Rhombic halvvågvibratorantenn

De flesta grundläggande antenner är installerade på taken av hus, vilket starkt kan påverka deras egenskaper, så du måste överväga följande:

Basen av antennen är önskvärd att ha inte lägre än 3 meter från takplanet;

Nära antennen bör inte vara metalliska föremål och mönster (tv-antenner, ledningar, etc.);

Antenner är önskvärda som ovan;

Antennens funktion bör inte störa andra grundläggande stationer.

Polariseringen av den mottagna (emitterade) signalen spelar en betydande roll för att upprätta en hållbar radiokommunikation. Eftersom, med långt distribution, är ytvågen signifikant mindre dämpning under horisontell polarisation, sedan för långt radiokommunikation, såväl som överföring av tv, används antenner med horisontell polarisation (vibratorer är placerade horisontellt).

Det enklaste av de riktningsantenner är en halvvågvibrator. Vid en symmetrisk halvvågvibrator är den totala längden av sina två identiska axlar ungefär lika med L / 2 (0,95 l / 2), strålningsdiagrammet har utseendet på de åtta i det horisontella planet och cirkeln - i vertikal . Förstärkningen som beskrivits ovan antas per måttenhet.

Om vinkeln mellan vibratorerna av en sådan antenn är värdet av b<180є, то получают антенну типа V, у которой ДН складывается из ДН составных её частей, причём угол раскрыва зависит от длины вибратора (рисунок 2). Так, например, при L =л получаем б=100є, а при L = 2л, б =70є, а усиление равно 3,5 дБ и 4,5 дБ, входное сопротивление - 100 и 120 Ом соответственно.

Vid anslutning av två antenner av typ V, så att deras DNS sammanfattas, erhålls den rhombiska antennen, i vilken orienteringen uttrycks signifikant starkare (Figur 3).

Vid anslutning till toppen av rhombus mittemot kraftpunkterna, laddningsmotståndet RN, spridningen av effekten som motsvarar hälften av sändarens effekt, uppnåddes dagens bakre kronblad vid 15 ... 20 dB. Den huvudsakliga kronbladets riktning i det horisontella planet sammanfaller med diagonalen a. I det vertikala planet är huvudbladet orienterat horisontellt.

En av de bästa relativt enkla riktningsantennerna är en "dubbel kvadratisk" typantenn, vars förstärkning är 8 ... 9 dB, undertryckande av den bakre kronbladet av DN - minst 20 dB, polarisation är vertikal.

Figur 4 - Antenn "vågkanal"

Den utbredda spridningen, särskilt i VHF-sortimentet, mottog antenner som "vågkanal" (i utländsk litteratur - UD-YAGI-antenner), eftersom de är kompakta nog och ger stora GA-värden vid relativt små dimensioner. Antennerna av denna typ är en uppsättning element: aktiv - vibrator och passiv - reflektor och flera styrelseledamöter installerade på en gemensam pil (Figur 4). Sådana antenner, speciellt med ett stort antal objekt, kräver noggranna inställningar. För en treelementantenn (vibrator, reflektor och en regissör) kan huvudegenskaperna tillhandahållas utan ytterligare konfiguration.

Komplexiteten hos antennerna av denna typ ligger också även i det faktum att antennens ingångsimpedans beror på antalet passiva element och väsentligt beror på antenninställningen, varför litteraturen inte ofta anger exakt ingångsresistensen hos sådana antenner . I synnerhet, när den används som en slingvibratorvibrator, med ett ingångsresistens på cirka 300 ohm, med en ökning av antalet passiva element, minskar antennens ingångsresistens och når värdena på 30-50 ohm, vilket leder till mismatch med mataren och kräver ytterligare samordning. Med en ökning av antalet passiva element i antennen är antennen inskränkt och förstärkningskoefficienten växer exempelvis för treelement och femelementantenner är förstärkningskoefficienterna 5 ... 6 dB och 8 ... 9 db med bredden på dagens huvudpetal respektive 50є respektive.

Mer bredband jämfört med antennerna i "Wave Channel" -typen och inte i behov av justering är antennerna för en löpvåg (ABB), där alla vibratorer som ligger på samma avstånd från varandra är aktiva och anslutna till kollektiv linje (Figur 5). Signalens energi görs i den kollektiva linjen i nästan fasen och går in i mataren. Förstärkningskoefficienten för sådana antenner bestäms av längden på den kollektiva linjen, proportionell mot förhållandet av denna längd på våglängden hos den mottagna signalen och beror på vibratorernas riktningsegenskaper. I synnerhet, för en ABB med sex vibratorer av olika längder som motsvarar det erforderliga frekvensområdet och anordnade i en vinkel 607 till den kollektiva linjen, varierar förstärkningskoefficienten från 4 dB till 9 dB inom driftsområdet och den bakre strålningsnivån är under 14 dB.

Figur 5 - Antenna Running Wave

Figur 6 - Antenn med logaritmisk frekvens av struktur eller logoeriodisk antenn

De riktade egenskaperna hos de ansedda antennerna varierar beroende på våglängden hos den mottagna signalen. En av de vanligaste typerna av antenner med en oföränderlig form av DNS i ett brett frekvensområde är antenner med den logaritmiska frekvensen av struktur eller logoeriodiska antenner (LPA). De skiljer sig i ett brett sortiment: den maximala våglängden hos den mottagna signalen överstiger det minsta mer än 10 gånger. Samtidigt säkerställs ett bra godkännande av antennen med en matare, och förstärkningskoefficienten är praktiskt taget inte förändrad. Den kollektiva varvslinjen är vanligtvis bildad av två ledare belägna på varandra, vilka är horisontellt fäst vid axlarna av vibratorer växelvis genom en (figur 6, toppvy).

Lap vibratorer är inskrivna i en anoscel triangel med en vinkel på toppen av B och basen lika med den största vibratorn. Antennens driftsremsa bestäms av storleken på de längsta och korta vibratorerna. För bandets logaritmiska struktur måste antennen utföras ett visst förhållande mellan längderna av intilliggande vibratorer, såväl som mellan avstånden från dem till konstruktionens vertex. Detta förhållande kallas strukturen hos F:

B2? B1 \u003d B3? B2 \u003d A2? A1 \u003d A3? A2 \u003d ... \u003d F

Således reduceras storleken på vibratorerna och avståndet till dem från triangelns vertex i geometrisk progression. Antennens egenskaper bestäms av värdet av F och b. Den mindre vinkeln B och den större B (B är alltid mindre än 1), desto större är antennförstärkningsfaktorn och mindre nivån på dagens bakre och sidoblad. Antalet vibratorer ökar emellertid, dimensionerna och massan av antennen växer. Värdena för vinkel B är optimalt valda inom 3 ... 60є och F-0,7 ... 0,9.

Beroende på våglängden hos den mottagna signalen i antennstrukturen är flera vibratorer upphetsade, vars dimensioner är närmast halva våglängden, så LPA på verkningsprincipen liknar flera "vågkanal" -antenner som är anslutna ihop , som alla innehåller en vibrator, reflektor och regissör. Vid en viss våglängd av signalen är endast en trippel av vibratorer upphetsad, och resten är så upprörd att de inte påverkar antennens funktion. Därför är varvförstärkningskoefficienten mindre än förstärkningen av antennen "vågkanalen" med samma antal element, men bandbredden hos LPA är signifikant bredare. Så, för LPA av tio vibratorer och värden B \u003d 45є, φ \u003d 0,84, är den uppskattade förstärkningen 6 dB, vilket praktiskt taget inte förändras under hela driftsfrekvensområdet.

För radiorelä av kommunikation är det mycket viktigt att ha en smal DN för att inte störa andra radioelektroniska medel och ge högkvalitativ kommunikation. För minskningen av dagen, antennens galler (AR), förminskande DNS i olika plan och tillhandahåller olika breddvärden av huvudbladet. Det är helt klart att de geometriska dimensionerna av AR och egenskaperna hos DN är signifikant beroende av driftsfrekvensområdet - ju högre frekvensen desto mer kompakt blir det DN och följaktligen mer amplifieringskoefficient. För samma frekvenser med en ökning av storleken av AR (antal elementära emitters) kommer botten att begränsas.

För VHF-sortimentet används ofta grillar som består av vibrerande antenner (slingvibratorer), vars antal kan nå flera dussin, ökar förstärkningen samtidigt till 15 dB och högre och dagens bredd i någon av de Planer kan smalas till 10) till exempel för 16 vertikalt placerade loopade vibratorer i frekvensområdet 395 ... 535 MHz DN är inskränkt i ett vertikalt plan till 10 ° C.

Huvudvyn av antennerna som används i användarterminalerna är stiftantenner av vertikal polarisering, som har en cirkulär DN i det horisontella planet. Effektiviteten av dessa antenner är ganska låg på grund av de små värdena för förstärkningskoefficienterna, liksom på grund av effekterna av de omgivande föremålen, såväl som bristen på en fullständig jordning och begränsning av antennernas geometriska dimensioner . Den senare kräver högkvalitativt godkännande av en antenn med ingångskedjor av radioanordning. Typiska konstruktiva boendealternativ är distribuerade induktans och induktans i botten av antennen. För att öka sortimentet av radiokommunikation använder speciella förlängda antenner några meter lång, vilket uppnås en signifikant ökning av den mottagna signalens nivå.

För närvarande finns det många typer av bilantenner, olika i utseende, mönster, pris. Dessa antenner presenteras med hårda krav på mekaniska, elektriska, operativa och estetiska parametrar. De bästa resultaten för kommunikationsområdet är en fullstor antenn L / 4 lång, men stora geometriska dimensioner är inte alltid lämpliga, därför används olika metoder för förkortningsantenner utan signifikant försämring av deras egenskaper. För att säkerställa mobil kommunikation i bilar kan mikrofornresonantantenner (singel-, två och tre bandband) användas, vilket inte kräver installation av externa delar, eftersom de är fästa på den inre sidan av bilglaset. Sådana antenner säkerställer överföring av signaler till vertikal polarisering av frekvensområdet 450 ... 1900 MHz, har en förstärkning på upp till 2 dB.

2.1.1 Allmänna egenskaper hos antenner med mikrovågsugn

I området mikrovågsugn de senaste åren noteras också en ökning av antalet kommunikationssystem och sändning som tidigare utvecklat och nyutvecklat. För marksystem - det här är radioreläkommunikationssystem, radio- och tv-sändning, cellulära tv-system, etc., för satellitsystem - direkt tv-sändning, telefon, fax, personsökning, videokonferenser, internetuppkoppling etc. De frekvensområden som används för dessa typer av kommunikation och sändning motsvarar sektionerna av frekvensspektrumet som är avsedda för dessa ändamål, vars huvudsakliga är: 3,4 ... 4,2 GHz; 5,6 ... 6,5 GHz; 10,7 ... 11,7 GHz; 13,7 ... 14,5 GHz; 17,7 ... 19,7 GHz; 21,2 ... 23,6 GHz; 24,5 ... 26,5 GHz; 27,5 ... 28,5 GHz; 36 ... 40 GHz. Ibland i den tekniska litteraturen innehåller mikrovågsugnen system som arbetar med frekvenser på mer än 1 GHz, även om det strikt detta intervall börjar med 3 GHz.

För grundbaserade mikrovågssystem är antennanordningarna speglade, horn, hornlinsantenner av små storlekar, installerade på master och skyddade mot skadliga atmosfäriska influenser. De riktningsantenner beroende på syfte, design och frekvensområde har en stor variation av egenskaperna, nämligen: av förstärkningen - från 12 till 50 dB, på dagens bredd (nivå - 3db) - från 3,5 till 120є. Dessutom används i cellulära televisionssystem, bikonisk omnidirectional (i det horisontella planet) av antenner som består av två metallkottar, riktade mot vertikorna till varandra, en dielektrisk lins installerad mellan koner och excitationsanordningar. Sådana antenner har en vinst på 7 ... 10 dB, bredden av huvudbladet i det vertikala planet 8 ... 15є, och nivån av laterala kronblad är inte sämre än minus 14 dB.

3. Analys av möjliga metoder för syntesen av antennfractalstrukturerna

3.1 Fractalantenner

Fractalantenner är en relativt ny klass av elektriskt små antenner (EMA), som är fundamentalt karakteriserad av dess geometri från välkända lösningar. I huvudsak var den traditionella utvecklingen av antennerna baserad på den euklidiska geometrin som driver föremålen för heltaldimension (linje, cirkel, ellips, paraboloid, etc.). Den huvudsakliga skillnaden i fraktal geometriska former är deras fraktionella dimension, som externt manifesterar sig i en rekursiv upprepning i en ökande eller reducerad skala av källbestämmande eller slumpmässiga mallar. Fractalteknik fördelades i bildandet av filtreringssignaler, syntes av tredimensionella datormodeller av naturlandskap, bildkomprimering. Det är ganska naturligt att fraktal "mode" inte kringgår teorin om antenner. Dessutom föreslog prototypen av modern fraktaleknik i antenntekniken i mitten av 60-talet av förra seklet, legolariodiska och spiralstrukturer. TRUE, i en strikt matematisk bemärkelse, var sådana strukturer vid utvecklingstidpunkten inte relaterade till fraktalgeometri, var väsentligen bara fraktaler av den första typen. Nu försöker forskare, främst genom försök och fel, använda fraktaler som är kända i geometrin i antennlösningar. Som ett resultat av imitationsmodellering och experiment får fractalantenner få nästan samma vinst som vanligt, men med mindre dimensioner, vilket är viktigt för mobila applikationer. Tänk på de resultat som erhållits inom området för att skapa fractalantenner av olika typer.

Publicerad av Coen Resultatet av studier av egenskaperna hos den nya antennstrukturen lockade specialisternas uppmärksamhet. Tack vare många forskares ansträngningar idag har teorin om fraktalantenner blivit en oberoende, ganska utvecklad apparat av syntes och en analys av EMA.

3.2 Egenskaperfractalantenner

SFC kan användas som mallar för att göra monopala och axlar dipoler, som bildar topologin av tryckta antenner, frekvens-selektiva ytor (frekvensvalsytor, FSS) eller krusningar av spegelreflektorer, konstruera konturer av ramantenner och konturkonturer, såväl som fräsning Spår i slottantenner.

Experimentella data erhållna av Cusccraft-specialister för Koch-kurvan, fyra iterationer av meander och spiralantenn, låter dig jämföra de elektriska egenskaperna hos Koch-antennen med andra emittrar med en periodisk struktur. Alla tillhörande emitterare har många frekvensegenskaper som manifesteras i närvaro av periodiska resonanser på impedansplaner. Men för multidia-band applikationer är Koche Fractal mest lämplig, vilket med ökande frekvens är toppvärden av stråle och aktiva resistanser reducerade, medan malendra och spiraler ökar.

I allmänhet bör det noteras att teoretiskt representerar mekanismen för interaktion mellan den fraktalmottagande antennen och elektromagnetiska vågor som faller på det är svårt på grund av bristen på en analytisk beskrivning av vågprocesserna i ledaren med en komplex topologi. I en sådan situation är de främsta parametrarna för fractalantenner lämpliga att bestämma med matematisk modellering.

Ett exempel på konstruktion av den första självliknande fraktalkurvan demonstrerades 1890 av den italienska matematikern Giuseppe Peano (Peano). Linjen som föreslås i gränsen fyller helt torget och observerar alla sina punkter (Figur 9). I framtiden hittades andra liknande föremål, som mottogs med namnet på sin familj, generaliseringsnamnet "Penos kurvor". TRUE, på grund av den rent analytiska beskrivningen av kurvan som föreslagits av Peano, var det viss förvirring i klassificeringen av SFS-linjerna. Faktum är att namnet "kurvor peano" endast ska ges av den ursprungliga kurvan, vars konstruktion motsvarar analytikern som publiceras av Peano (Figur 10).

Figur 9 - Itreations of Peno Curve: a) Källlinje, b) först, c) andra och d) Tredje iterationer

Figur 10 - Iterationer av den trasiga föreslagna av Hilbert 1891

Tolkas ofta som ett rekursivt kors peano

För att konkretisera de föremål som behandlas av antenntekniken, när den beskriver denna eller den här formen av fractalantennen, är det nödvändigt att nämna namnen på författarna som föreslog lämplig ändring av SFC. Detta är ännu viktigare, enligt beräkningar, närmar sig antalet kända sorter av SFC tre hundratals, och den här siffran är inte gränsen.

Det bör noteras att penokurvan (figur 9) är ganska lämplig för tillverkning av slitsar i vågledarens väggar, tryckta och andra bländarfraktala antenner, men är inte acceptabelt att konstruera en trådantenn, eftersom den har kontaktande webbplatser. Därför föreslog Fractus specialister sin modifiering, kallad "Peanodec" (Figur 11).

Figur 11 - Alternativ för modifiering av Peaano-kurvan ("Peanodec"): a) den första, b) andra c) de tredje iterationerna

Perspektiv användning av antenner med Topologin i Koch - Mimo-kommunikationssystemet (kommunikationssystem med många ingångar och utgångar). För miniatyrisering av antennens arrays av abonnentterminaler i sådana kommunikationsmedel föreslog specialisterna i laboratoriet för elektromagnetismuniversitetet Patras (Grekland) en fraktal likhet av en inverterad L-antenn (ILA). Kärnan i tanken är reducerad till böjningen av Koch-vibratorn 90 ° vid en punkt som delar den i segment med ett förhållande av längder 2: 1. För mobilkommunikation med bärarfrekvensen på ~ 2,4 Hz är dimensionerna av en sådan antenn i utskriftsversionen 12,33H10,16 mm (~ l / 10CHl / 12), är bandbredden ~ 20% och effektivitet - 93%.

Figur 12 - Ett exempel på en tvåvägsband (2,45 och 5,25 GHz) antennmatris

Azimutfokusdiagrammet är nästan likformigt, vinsten i form av mataringången är ~ 3,4 dB. TRUE, som noterat i artikeln, åtföljs arbetet med sådana tryckta element i gitterets sammansättning (figur 12) med en minskning av deras effektivitet jämfört med ett enda element. Således, med en frekvens av 2,4 GHz, minskar effektiviteten hos ett Koch-monopolböjt i 90 ° från 93 till 72% och med en frekvens av 5 GHz - från 90 till 80%. Situationen är något bättre med det ömsesidiga inflytandet av antennerna i högfrekventa bandet: med en frekvens av 5,25 GHz, är denouningen mellan de element som bildar ett centralt par antenner 10 dB. När det gäller ömsesidigt inflytande i ett par närliggande differedia-bandelement, beroende på signalfrekvensen, varierar korsningen från 11 dB (med 2,45 GHz) till 15 dB (med en frekvens på 5,25 GHz). Anledningen till försämringen av antennernas effektivitet är det ömsesidiga inflytandet av de tryckta elementen.

Således möjliggör förmågan att välja en mängd olika varierande parametrar av antennsystemet baserat på bruten koche vid utformning av de olika kraven för det interna motståndsvärdet och fördelningen av resonansfrekvenser. Men eftersom det ömsesidiga beroende av den rekursiva dimensionen och egenskaperna hos antennen endast kan erhållas för en specifik geometri, är giltigheten hos de ansedda egenskaperna, för andra rekursiva konfigurationer en ytterligare studie.

3.3 Egenskaper hos fraktennantenner

Antennen i fraktlighet 13 eller 20 på Kochs fraktal är endast ett av de alternativ som implementeras vid användning av en liksidig initierande rekursionstriangel, dvs. Vinkeln och när den är grundad (Annentationsvinkel eller "Vinkel av urtag") är 60 °. Det här alternativet för Fractal Koch är vanligt kallad standard. Det är ganska naturligt att fråga om det är möjligt att använda fraktaländringar med andra värden i den här vinkeln. Det fel som föreslogs med tanke på vinkeln vid basen av den initierande triangeln som en parameter som kännetecknar antennstrukturen. Genom att ändra den här vinkeln kan du få liknande rekursiva kurvor av olika dimensioner (Figur 13). Kurvor behåller den självliknande egenskapen, men den resulterande längden på linjen kan vara olika, vilket påverkar antennens egenskaper. Den första var den första som undersöktes korrelationen mellan antennens egenskaper och dimensionen av den allmänna fraktalen av Koch D, som generellt bestäms av beroendet

(1)

Det visade sig att när vinkeln ökar och dimensionen av fraktalen ökar, och vid och\u003e 90 ° närmar sig. Det bör noteras att begreppet dimension som används i teorin om fraktalantenner är något i motsats till de begrepp som antagits i Geometri, där denna åtgärd endast är tillämplig på oändligt rekursiva föremål.

Figur 13 - Konstruera Koch-kurvan med en vinkel och A) 30 ° och B) 70 ° vid basen av triangeln i fraktalgeneratorn

Med ökande dimension, den totala längden på den trasiga linjen, bestämd av relationen:

(2)

där L0 är längden på den linjära dipolen, vars avstånd är detsamma som i den trasiga kochen, n är itereringsnumret. Övergången från och \u003d 60 ° K och \u003d 80 ° på sjätte iterationen gör det möjligt att öka den totala längden av prefractal mer än fyra gånger. Eftersom det bör förväntas, mellan den rekursiva dimensionen och egenskaperna hos antennen, som den primära resonansfrekvensen, internt motståndet på resonans- och multidia-bandegenskaper, är det en direkt anslutning. Baserat på datorberäkningar av vin, beroendet av den första resonansfrekvensen hos Koch FK Dipole från prefabriken D, iterationsnumren n och resonansfrekvensen hos den raka dipol FD av samma höjd som den trasiga Koche (vid extrema poäng) är:

(3)

Figur 14 - Effekt av "sipper" av en elektromagnetisk våg

I allmänhet är det ungefärliga förhållandet för den interna resistansen hos Koch Dipole på den första resonansfrekvensen, rättvist:

(4)

där R0 är det interna motståndet hos en linjär dipol (d \u003d 1), som i det aktuella fallet är 72 ohm. Uttryck (3) och (4) kan användas för att bestämma antennens geometriska parametrar med de erforderliga värdena för resonansfrekvensen och det interna motståndet. Multi-bandegenskaperna hos Koch Dipole är också mycket känsliga för vinkelns värde och. Med ökningen och värderingarna av resonansfrekvenserna sammanförs, och därför växer deras antal i ett givet spektralområde (Figur 15). Samtidigt är ju högre iterationsnumret, desto starkare är det närmande.

Figur 15 - Effekten av att minska intervallet mellan resonansfrekvenser

Vid University of Pennsylvania undersöktes en annan viktig aspekt av Koch Dipole - effekten av asymmetrin av tvätten i graden av approximation av antennens inre motstånd till 50 ohm. I linjär dipol är effektpunkten ofta asymmetriskt. Samma tillvägagångssätt kan också användas för fraktalantenn i form av en Koch-kurva, vars inre motstånd är mindre än regleringsvärden. Således är det i den tredje iterationen den interna motståndet hos den vanliga dipolkochen (och \u003d 60 °) utan att ta hänsyn till förluster vid anslutning av mataren i mitten 28 ohm. När du flyttar mataren till en av antennens ändar kan du få motståndet på 50 ohm.

Alla konfigurationer av den trasiga Koch har syntetiserats av rekursivt. Men enligt felet, om du bryter mot denna regel, i synnerhet genom att ställa in olika vinklar och? På varje ny iteration kan antennens egenskaper ändras med större flexibilitet. För att spara likheten är det lämpligt att välja ett vanligt hörnbyteschema och. Ändra till exempel enligt den linjära lagen och \u003d i-1 - di · n, där n är iterationsnumret, di? - Inkrementet av vinkeln vid basen av triangeln. Ett alternativ för en sådan princip att konstruera en trasig är följande sekvens av vinklar: och1 \u003d 20 ° för den första iterationen, och 2 \u003d 10 ° för den andra etc. Konfigurationen av vibratorn i det här fallet kommer inte att vara strängt rekursiv, men alla dess segment som syntetiseras i en iteration kommer att ha samma dimensioner och form. Därför uppfattas geometrin för en sådan hybridläckage som självliknande. Med ett litet antal iterationer, tillsammans med den negativa ökningen av DI? En kvadratisk eller annan icke-linjär förändring i vinkeln på IN kan användas.

Med tanke på att vi kan ställa fördelningen av antennens resonansfrekvenser och värdena för dess inre motstånd. Men permutationen i storleksordningen ändrar vinklarna och i iterationerna ger emellertid inte ett likvärdigt resultat. För samma höjd av den trasiga linjen, olika kombinationer av samma vinklar, till exempel och1 \u003d 20 °, och 2 \u003d 60 ° och och och och och och och och och och och och 2 \u003d 60 ° (figur 16), Ge samma lanserad prefractal längd. Men mot förväntningarna ger parametrens fullständiga sammanträffande inte identiteter av resonansfrekvenserna och identiteten hos antennernas multi-bandegenskaper. Anledningen är förändringen i det inre motståndet hos slavsegmenten, d.v.s. Nyckelrollen spelas av konfigurationen av ledaren, och inte dess storlek.

Figur 16 - Allmänt KOCH-precraktioner av en andra iteration med en negativ inkrement DQ (A), positiv inkrement DQ (B) och tredje iterationer med en negativ inkrement DQ \u003d 40 °, 30 °, 20 ° (b)

4. Exempel på fractalantenner

4.1 Antennas recension

Antenntemat är ett av de mest lovande och representerar stort intresse i den moderna teorin om informationsöverföring. En sådan önskan att exakt utveckla denna vetenskapsutvecklingssfär är förknippad med kontinuerligt ökande krav på hastighet och metoder för överföring av information i den moderna tekniska världen. Varje dag, kommunicerar med varandra, förmedlar vi information till detta naturliga sätt för oss - med flyg. På samma sätt kom läraren ibland att lära sig att kommunicera och många datanät.

Resultatet var uppkomsten av nya utvecklingar på detta område, deras godkännande på datorutrustningen, och senare antagandet av de trådlösa informationsstandarderna. Hittills, redan godkänd och allmänt accepterad överföringsteknik, som Bluetooth, WiFi. Men på denna utveckling slutar inte, och kan inte stoppa, nya krav, nya önskemål på marknaden visas.

Transmissionshastigheter, så fantastiskt snabbt vid tidpunkten för teknikutveckling, idag uppfyller inte längre kraven och önskemålen hos användarna av dessa utvecklingar. Flera ledande utvecklingscentraler började ett nytt WiMAX-projekt för att öka hastigheten baserat på kanalutbyggnaden i den redan existerande WiFi-standarden. Vilken plats i allt detta är antennens ämne?

Problemet som expanderar överföringskanalen kan delvis lösas genom att ange ännu större kompression än den befintliga. Användningen av fractalantenner kommer att lösa detta problem bättre och mest effektivt. Anledningen till detta är att fraktalantenner och frekvensprojektade ytor och volymer baserade på dem har unika elektrodynamiska egenskaper, nämligen: bredband, repeterbarhet av genomströmningsbandbredden i frekvensområdet etc.

4.1.1 Byggande Keeie's Tree

Cape Tree är ett av de klassiska exemplen på fraktaluppsättningar. Dess nollteration är bara ett segment av en direkt specificerad längd L. Den första och varje nästa udda iteration representerar två segment av exakt samma längd L som den tidigare iterationen som är vinkelrätt mot segmentet av den föregående iterationen så att ändarna är anslutna från mitten av segmenten.

Den andra och varje nästa iteration av fraktalen är två segment av L / 2 halva längden på den föregående iterationen, som den tidigare, vinkelrätt mot föregående iteration.

Resultaten av att konstruera KAYLI-trädet visas i figur 17. Antennens totala höjd är 15 / 8L, och bredden är 7/4L.

Figur 17 - Bygga Keeie's Tree

Beräkningar och analys av antennen i Kayli-trädtypen "utfördes de teoretiska beräkningarna av fraktalantennen i form av den 7: e ordningen av keyli körde. För att lösa denna praktiska uppgift var ett ganska kraftfullt verktyg involverat i en noggrann beräkning av elektrodynamiska egenskaper, ledande element - EDEM-programmet. Kraftfullt verktyg och bekvämt gränssnitt för detta program gör det nödvändigt för denna nivå av beräkningar.

Författarna har stått uppgiften att designa antenn, bedömningen av teoretiska värden för resonansmottagningsfrekvenserna och signalöverföringen, som representerar uppgiften i EDEM-programmets språkgränssnitt. Den utformade fraktalantennen baserad på "Kayli Tree" visas i Figur 18.

Därefter riktades en platt elektromagnetisk våg till den utformade fraktalantennen och programmet beräknade spridningen av fältet före och efter antennen, beräknat de elektrodynamiska egenskaperna hos fractalantennen.

Resultaten av beräkningar av beräkningarna av fractalantennen "Tree Kayli" får dra följande slutsatser. Det visas att ett antal resonansfrekvenser upprepas ungefär två gånger värdet från föregående frekvens. Fördelningen av strömmar på antennytan bestämdes. Sektioner av både fullständig överföring och fullständig reflektion av det elektromagnetiska fältet undersöks.

Figur 18 - Tree Cayle 6: e order

4 .1.2 Multimediaantenn

Miniatyrisering går på planet med sjumile steg. Utseendet av datorer med storleken på bönor, medan Fractus erbjuder vår uppmärksamhet en antenn, vars dimensioner är mindre än riskorn (Figur 19).

Figur 19 - Fractalantenn

Den nyhet som heter Micro Reach Xtend, arbetar med 2,4 GHz och stöder Wi-Fi och Bluetooth-teknik, liksom några andra mindre populära standarder. Enheten skapades på grundval av patenterad teknik av fraktalantenner, och dess område är bara 3,7 x 2 mm. Enligt utvecklare kommer en liten antenn att minska storleken på multimediaprodukter där den kommer att finna sin användning inom en snar framtid eller skjuta i en enhet fler möjligheter.

TV-stationer sänder signaler i intervallet 50-900 MHz, som är konfidently accepterade på ett avstånd av många kilometer från sändningsantennen. Det är känt att fluktuationer av högre frekvenser är sämre genom byggnader och olika hinder än lågfrekvens, vilket bara förbättrar dem. Därför tillhandahåller Wi-Fi-tekniken som används i konventionella trådlösa kommunikationssystem och frekvenser över 2,4 GHz en signalmottagning endast på ett avstånd av högst 100 m. Med sådan orättvisa, med avseende på den avancerade Wi-Fi-tekniken kommer snart att vara Avslutad, förstås ingen skada för tv-konsumenter. I framtiden kommer enheter som skapas på grundval av Wi-Fi-teknik att fungera vid frekvenser mellan arbetskanaler, vilket ökar sortimentet av självsäker mottagning. För att inte störa driften av tv, kommer var och en av Wi-Fi-systemen (sändare och mottagare) ständigt att skanna den luftburna frekvensen, förhindra kollisioner på luften. Vid byte till ett bredare frekvensområde blir det nödvändigt att ha en antenn, lika välskötta signaler och höga och låga frekvenser. Konventionella stiftantenner uppfyller inte dessa krav, eftersom I enlighet med deras längd selektivt ta frekvenserna av en viss våglängd. En antenn som är lämplig för mottagning av signaler i ett brett frekvensområde var den så kallade fraktalantennen med en form av fraktal - en struktur som ser densamma oavsett vilken vi anser det som vi anser det. Fractalantennen beter sig som strukturen från många stiftantenner skulle uppträda med olika längder vridna.

4.1.3 "Loaven" antenn

American Engineer Nathan Cohen, för tio år sedan, beslutade att samla hemma amatörradiostationen, men mötte oväntade svårigheter. Hans lägenhet var belägen i centrum av Boston, och stadsmyndigheterna är strängt förbjudna att sätta en antenn utanför byggnaden. Utgången hittades oväntat och vred hela den efterföljande livslängden för radio-amatören.

I stället för att göra en antenn av en traditionell form tog Cohen en bit av aluminiumfolie och klippte ut en figur i form av ett matematiskt objekt som kallas KOH-kurvan. Denna kurva, öppen 1904 av den tyska matematikerns helgoy von Koh, - Fractal, en trasig linje, som ser ut som en serie oändligt minskande trianglar som växer en av de andra som taket av den kinesiska pagoden med flera steg. Liksom alla fraktaler, den här kurvan "självliknande", det vill säga på något litet segment har samma slag, upprepa sig. Bygg sådana kurvor genom oändlig upprepning av en enkel operation. Linjen är uppdelad i lika stora segment, och böjningen är gjord i form av en triangel (metod cox) eller en kvadrat (Minkovsky-metod). Sedan, på alla sidor av den resulterande figuren i sin tur, är liknande rutor eller trianglar, men redan mindre. Fortsatt konstruktionen till oändligheten kan du få en kurva, "trasig" vid varje punkt (Figur 20).

Figur 20 - Byggkurva KOH och Minkowski

Byggkurva KOH - ett av de allra första fraktalobjekten. På den oändliga raka linjen tilldelas segmenten av L-längd. Varje segment är uppdelat i tre lika delar, och en liksidig triangel med en sida av L / 3 är byggd på mitten. Därefter upprepas processen: trianglar med l / 9 sidor byggs på l / 3 segment, de är trianglar med l / 27 sidor, och så vidare. Denna kurva har självlikhet, eller storskalig invariance: varje element i en reducerad form upprepar själva kurvan.

Minkowskis fraktal är konstruerad på samma sätt som kurvan KOH och har samma egenskaper. När det är byggt, istället för ett system av trianglar i direkta, är meanden byggda - "rektangulära vågor" av oändligt minskande storlekar.

Bygga Krivoy Koh, Cohen begränsade sig till två och tre steg. Han fastnade sedan en figur på ett litet pappersark, fäst det till mottagaren och blev förvånad över att det inte fungerar något värre än vanliga antenner. Som det visade sig senare har hans uppfinning blivit en källa till en fundamentalt ny typ av antenner, som nu produceras av serien.

Antennerna är mycket kompakter: Fractalantennen inbyggd i kroppen är för en mobiltelefon har storleken på en konventionell glid (24 x 36 mm). Dessutom arbetar de i ett brett frekvensområde. Allt detta detekteras experimentellt; Teorierna om fraktalantenner finns ännu inte.

Parametrarna för den fraktala antennen som gjordes av serien av på varandra följande steg enligt Minkowski-algoritmen förändras mycket intressant. Om den rätlinjiga antennböjningen i form av en "rektangulär våg" är meander, kommer dess amplifiering att öka. All efterföljande förstärkning av antennen ändras inte längre, men det frekvensområde som den expanderas, och själva antennen blir mycket mer kompakt. Det är sant att endast de första fem till sex stegen är effektiva: att böja ledaren vidare, det måste minska dess diameter, och detta kommer att öka antennmotståndet och leda till förlust av amplifiering.

Medan man bryter huvudet över teoretiska problem, introducerar andra aktivt uppfinningen i livet. Enligt Nathan Cohen, nu professor vid universitetet i Boston och den viktigaste tekniska inspektören "Fractal antennsystem", "om några år, kommer fraktalantenner att bli en integrerad del av cellulära och radiotelefoner och många andra trådlösa kommunikationsenheter."

antennskyddsfraktal

4.2 Tillämpning av fraktalantenner

Bland de många antennstrukturerna som används idag i kommunikationsverktygen som gjorts i titeln på artikeln är typen av antenner relativt ny och fundamentalt annorlunda än vissa lösningar. De första publikationerna som betraktas som elektrodynamiken hos fraktalstrukturer uppträdde på 80-talet av XX-talet. Början av den praktiska användningen av fraktalriktningen i antenntekniken för mer än 10 år sedan satte en amerikansk ingenjör Nathan Cohen, nu professor i University of Boayan och den viktigaste tekniska inspektören av Fractal Antenna Systems. Bor i centrum av Boston, för att kringgå förbudet mot stadens myndigheter att installera utomhusantenner, bestämde han sig för att dölja antennen hos en amatörradio station för en dekorativ figur av aluminiumfolie. Som underlag tog han Kerch Krivoy-kända i geometri (Figur 20), vars beskrivning 1904 erbjöds den svenska matematikern Niels Fabian Helge von KOH (1870-1924).

Liknande dokument

Konceptet och principen om drift av sändande antenner och deras fokusdiagram. Beräkning av storlekar och resonansfrekvenser för fraktalantenner. Utforma en tryckt mikrostripantenn baserat på Koche-fraktal och 10 layouter av en trådtypsantenn.

avhandling, tillagt 02.02.2015


Utveckling av fraktalantenner. Metoder för konstruktion och princip för fraktalantennen. Konstruktion av penokurvan. Bildning av fraktal rektangulär trasig antenn. Tvåbandsantenngaller. Fractalfrekvens-selektiva ytor.

avhandling, tillagt 06/26/2015


Strukturellt schema av modulen för mottagande av aktiva fasad antennarrayer. Beräkning av den relativa minskningen i excitationen på antennens kant. Energikpotential för att ta emot fasade antennarrayer. Noggrannheten hos strålutställningen. Urval och beräkning av emitteren.

kursarbete, tillagt 08.11.2014


Kännetecken med Aktivitetsverksamheten "Antenn-service": Installation och idrifttagning av eteriska och satellitantennkomplex, design av telekommunikationsnät. De övergripande egenskaperna hos de huvudsakliga egenskaperna och omfattningen av satellitantenner.

avhandling, tillagt 05/18/2014


Typer och klassificering av antennerna hos cellulära system. Tekniska egenskaper hos antennen KP9-900. Grundförlust av antenneffektivitet i enhetens driftsläge. Metoder för beräkning av antenner för cellulära kommunikationssystem. Egenskaper hos Mana-antennmodeller.

kursarbete, tillagt 10/17/2014


Typer av mikrovågsenheter i kretsbrytare av antennens arrays. Utforma mikrovågsenheter baserade på sönderdelningsmetoden. Arbeta med programmet "Modell-C" för automatiserade och parametriska typer av syntes av multielement-enheter av mikrovågsugn.

examination, tillagt 15.10.2011


De viktigaste uppgifterna för teorin om antennerna och egenskaperna hos den här enheten. Maxwell ekvationer. Fält av en elektrisk dipol i ett obegränsat utrymme. Distinkta särdrag hos vibratoriska och bländarantenner. Metoder för att hantera gitterets amplitud.

tutorial, tillagt 04/27/2013


Linjär grill med cylindrisk spiralantenn som emitter. Användningen av antennarder för att säkerställa högkvalitativ antennarbete. Designsökning i det vertikala planet för en antenngitter. Beräkning av en enda emitter.

kursarbete, tillagt 28.11.2010


Metoder för att skapa effektiva antenner. Linjär antenngaller. Den optimala antennen i löpvågen. Riktningsåtgärdskoefficient. Plana antenngitter. Ingångsbeständighet hos strålningselementet. Funktion och tillämpning av icke-likriktade gitter.

termpapper, tillagt 14.08.2015


Användningen av antennerna för både strålning och mottagning av elektromagnetiska vågor. Förekomsten av ett stort antal olika antenner. Att utforma en linjär gitter av stångdielektriska antenner, som är monterad från stångdielektriska antenner.