Fraktal antenaların istehsalı üçün tel texnologiyaları. Alüminium teldən və ya kabeldən öz əlinizlə televizor üçün antenanı necə etmək olar: TV siqnalını qəbul etmək üçün sadə dizayn. Minkowski fraktalı Kox əyrisinə bənzər şəkildə qurulmuşdur və eyni xüsusiyyətlərə malikdir

Haqqında yazmaq istədiyim ilk şey fraktal antenaların tarixi, nəzəriyyəsi və istifadəsi ilə bağlı kiçik bir girişdir. Fraktal antenalar bu yaxınlarda kəşf edildi. Onlar ilk dəfə 1988-ci ildə Nathan Cohen tərəfindən icad edilmiş, sonra o, teldən televizor antenasının necə hazırlanacağına dair araşdırmasını dərc etmiş və 1995-ci ildə onu patentləşdirmişdir.

Vikipediyada yazıldığı kimi fraktal antenna bir neçə unikal xüsusiyyətə malikdir:

“Fraktal antena müəyyən bir ümumi səth sahəsi və ya həcm daxilində elektromaqnit siqnallarını qəbul edə və ya ötürə bilən materialın uzunluğunu artırmaq və ya perimetrini (daxili sahələrdə və ya xarici strukturda) artırmaq üçün fraktal, özünü təkrarlayan dizayndan istifadə edən antennadır. .”

Bu dəqiq nə deməkdir? Yaxşı, fraktalın nə olduğunu bilmək lazımdır. Həmçinin Vikipediyadan:

"Fraktal adətən hissələrə bölünə bilən kobud və ya parçalanmış həndəsi formadır, hər bir hissə bütünün daha kiçik bir nüsxəsi olur - özünə bənzərlik adlanan bir xüsusiyyət."

Beləliklə, fraktal ayrı-ayrı hissələrin ölçüsündən asılı olmayaraq dəfələrlə təkrarlanan həndəsi formadır.

Fraktal antenaların adi antenalardan təxminən 20% daha səmərəli olduğu aşkar edilmişdir. Bu, xüsusilə TV antenanızın rəqəmsal və ya yüksək dəqiqlikli video qəbul etməsini, mobil rabitə diapazonunu, Wi-Fi diapazonunu, FM və ya AM radio qəbulunu və s. artırmasını istəyirsinizsə faydalı ola bilər.

Əksər cib telefonlarında artıq fraktal antenalar var. Cib telefonlarında artıq kənarda antenalar olmadığı üçün bunu fərq etmiş ola bilərsiniz. Bunun səbəbi, onların içərisində dövrə lövhəsinə həkk olunmuş fraktal antenaların olmasıdır ki, bu da onlara daha yaxşı siqnal qəbul etməyə və tək antenadan Bluetooth, Mobil və Wi-Fi kimi daha çox tezlikləri götürməyə imkan verir.

Vikipediya:

“Fraktal antenanın cavabı ənənəvi antenna dizaynlarından nəzərəçarpacaq dərəcədə fərqlənir ki, o, eyni vaxtda müxtəlif tezliklərdə yaxşı performansla işləməyə qadirdir. Yalnız bu tezliyi qəbul etmək üçün standart antenaların tezliyi kəsilməlidir. Buna görə də fraktal antena adi antenadan fərqli olaraq genişzolaqlı və çoxzolaqlı tətbiqlər üçün əla dizayndır”.

Hiylə, fraktal antenanızı istədiyiniz xüsusi mərkəz tezliyində rezonans yaratmaq üçün dizayn etməkdir. Bu o deməkdir ki, antenna nail olmaq istədiyinizdən asılı olaraq fərqli görünəcək. Bunu etmək üçün riyaziyyatdan (və ya onlayn kalkulyatordan) istifadə etməlisiniz.

Mənim nümunəmdə bunu edəcəyəm sadə antena, lakin siz onu daha mürəkkəb edə bilərsiniz. Nə qədər mürəkkəbdirsə, bir o qədər yaxşıdır. Antenanı düzəltmək üçün 18 telli bərk nüvəli naqildən istifadə edəcəyəm, lakin siz öz dövrə lövhələrinizi estetikanıza uyğunlaşdıra, onu daha kiçik və ya daha böyük ayırdetmə və rezonansla daha mürəkkəb hala gətirə bilərsiniz.

Rəqəmsal TV və ya TV qəbul etmək üçün televiziya antenası hazırlayacağam yüksək qətnamə. Bu tezliklərlə işləmək daha asandır və uzunluğu yarım dalğa uzunluğu üçün təxminən 15 sm-dən 150 sm-ə qədər dəyişir. Sadəlik və hissələrin aşağı qiyməti üçün mən onu ümumi dipol antennasına yerləşdirəcəyəm, o, 136-174 MHz diapazonunda (VHF) dalğaları tutacaq.

UHF dalğalarını (400-512 MHz) qəbul etmək üçün bir rejissor və ya reflektor əlavə edə bilərsiniz, lakin bu qəbulu antenanın istiqamətindən daha çox asılı edəcək. VHF də istiqamətlidir, lakin UHF qurğusunda birbaşa televiziya stansiyasına işarə etmək əvəzinə, VHF qulaqlarını TV stansiyasına perpendikulyar quraşdırmalı olacaqsınız. Bu bir az daha çox səy tələb edəcək. Dizaynı mümkün qədər sadə etmək istəyirəm, çünki bu, artıq olduqca mürəkkəb bir şeydir.

Əsas komponentlər:

• Plastik korpus kimi montaj səthi (20 sm x 15 sm x 8 sm)
• 6 vint. Mən polad təbəqə metal vintlərdən istifadə etdim
• 300 Ohm-dan 75 Ohm-a qədər müqavimət göstərən transformator.
• 18 AWG (0,8 mm) montaj teli
• Terminatorlu RG-6 koaksial kabel (və əgər quraşdırma açıq havada olacaqsa, rezin örtüklə)
• Reflektordan istifadə edərkən alüminium. Yuxarıdakı əlavədə biri var idi.
• İncə marker
• İki cüt kiçik kəlbətin
• Hökmdar 20 sm-dən qısa deyil.
• Bucaq ölçmək üçün konveyer
• İki qazma biti, birinin diametri vintlərinizdən bir qədər kiçikdir
• Kiçik tel kəsici
• Tornavida və ya tornavida

Qeyd: Alüminium məftilli antenanın alt hissəsi şəklin sağ tərəfində, transformatorun çıxdığı yerdədir.

Addım 1: Reflektor əlavə edin

Korpusu plastik qapağın altındakı reflektorla yığın

Addım 2: Qazma delikləri və montaj nöqtələrinin quraşdırılması

Bu mövqelərdə reflektorun əks tərəfində kiçik çıxış delikləri qazın və keçirici vint yerləşdirin.

Addım 3: Naqilləri ölçün, kəsin və soyun

Dörd 20 sm tel parçasını kəsin və onları gövdəyə qoyun.

Addım 4: Naqillərin ölçülməsi və markalanması

Bir markerdən istifadə edərək, hər 2,5 sm teldə işarələyin (bu nöqtələrdə əyilmələr olacaq)

Addım 5: Fraktalların yaradılması

Bu addım hər bir tel parçası üçün təkrarlanmalıdır. Hər bir əyilmə tam olaraq 60 dərəcə olmalıdır, çünki fraktal üçün bərabərtərəfli üçbucaqlar edəcəyik. İki cüt kəlbətin və bir iletki istifadə etdim. Hər bir döngə bir işarə üzərində aparılır. Qıvrımlar etməzdən əvvəl, onların hər birinin istiqamətini görüntüləyin. Bunun üçün əlavə edilmiş diaqramdan istifadə edin.

Addım 6: Dipolların yaradılması

Ən azı 6 düym uzunluğunda olan daha iki tel parçasını kəsin. Bu naqilləri uzun tərəfi boyunca yuxarı və aşağı vintlərin ətrafına sarın və sonra onları mərkəzi vintlərin ətrafına sarın. Sonra artıq uzunluğu kəsin.

Addım 7: Dipolların quraşdırılması və transformatorun quraşdırılması

Fraktalların hər birini künc vintlərinə bərkidin.

Müvafiq empedansa malik transformatoru iki mərkəzi vintə bağlayın və onları sıxın.

Montaj tamamlandı! Yoxlayın və həzz alın!

Addım 8: Daha çox İterasiya/Təcrübə

GIMP-dən kağız şablonundan istifadə edərək bəzi yeni elementlər hazırladım. Mən kiçik möhkəm telefon naqilindən istifadə etdim. Mərkəzi tezlik (554 MHz) üçün tələb olunan mürəkkəb formalara əyilmək üçün kiçik, güclü və elastik idi. Bu ortadır rəqəmsal siqnal Kanallar üçün UHF yerüstü televiziya mənim ərazimdə.

Foto əlavə olunub. Üstündəki karton və lentə qarşı zəif işıqda mis məftilləri görmək çətin ola bilər, amma siz fikirləşirsiniz.

Bu ölçüdə elementlər olduqca kövrəkdir, buna görə də onları diqqətlə idarə etmək lazımdır.

Mən də png formatında şablon əlavə etmişəm. İstədiyiniz ölçüdə çap etmək üçün onu GIMP kimi foto redaktorunda açmalısınız. Şablon mükəmməl deyil, çünki siçan istifadə edərək əl ilə hazırlamışam, lakin insan əlləri üçün kifayət qədər rahatdır.

Bu dissertasiyada tədqiq olunan tel fraktal antenalar printerdə çap edilmiş kağız şablonuna uyğun olaraq telin əyilməsi ilə hazırlanmışdır. Tel cımbızla əl ilə əyildiyi üçün antenanın "əyilmə" dəqiqliyi təxminən 0,5 mm idi. Buna görə tədqiqat üçün ən sadə həndəsi fraktal formalar götürüldü: Koch əyrisi və Minkovski "bipolyar sıçrayış".

Məlumdur ki, fraktallar antenaların ölçüsünü azaltmağa imkan verir, fraktal antenanın ölçüləri isə simmetrik yarımdalğalı xətti dipolun ölçüləri ilə müqayisə edilir. Tezisdəki sonrakı tədqiqatlarda naqilli fraktal antenalar 900 MHz rezonans tezliyi ilə 78 mm-ə bərabər olan /4 qollu xətti dipol ilə müqayisə ediləcəkdir.

Koch əyrisinə əsaslanan fraktal antenaları tel

İş Koch əyrisi əsasında fraktal antenaların hesablanması üçün düsturları təqdim edir (Şəkil 24).

A) n= 0 b) n= 1 c) n = 2

Şəkil 24 - Müxtəlif iterasiyaların Koch əyrisi n

Ölçü DÜmumiləşdirilmiş Koch fraktalı düsturla hesablanır:

Koch əyrisinin standart əyilmə bucağını = 60 düsturu (35) ilə əvəz etsək, alarıq. D = 1,262.

Koch dipolunun birinci rezonans tezliyindən asılılıq f Fraktal ölçüdən K D, iterasiya nömrələri n və düz dipolun rezonans tezliyi f Koch qırıq xətti ilə eyni hündürlükdə D (həddindən artıq nöqtələrdə) düsturla müəyyən edilir:

Şəkil 24 üçün b at n= 1 və D(36) düsturundan = 1.262 alırıq:

f K= f D 0.816, f K = 900 MHz 0,816 = 734 MHz. (37)

Şəkil 24, n = 2 və D = 1.262 olan c üçün (36) düsturundan alırıq:

f K= f D 0.696, f K = 900 MHz 0,696 = 626 MHz. (38)

Formulalar (37) və (38) tərs məsələni həll etməyə imkan verir - əgər fraktal antenaların tezlikdə işləməsini istəyiriksə f K = 900 MHz, onda düz dipollar aşağıdakı tezliklərdə işləməlidir:

n = 1 f D = f K / 0,816 = 900 MHz / 0,816 = 1102 MHz üçün, (39)

n = 2 f D = f K / 0,696 = 900 MHz / 0,696 = 1293 MHz üçün. (40)

Şəkil 22-dəki qrafikdən istifadə edərək düz dipolun /4-qollarının uzunluqlarını təyin edirik. Onlar 63,5 mm (1102 MHz üçün) və 55 mm (1293 MHz üçün) bərabər olacaq.

Beləliklə, Koch əyrisi əsasında 4 fraktal antena hazırlanmışdır: ikisi 78 mm-lik 4 qollu, ikisi isə daha kiçik ölçülərlə. Şəkillər 25-28-də RK2-47 ekranının təsvirləri göstərilir, onlardan rezonans tezlikləri eksperimental olaraq müəyyən edilə bilər.

Cədvəl 2 hesablanmış və eksperimental məlumatları ümumiləşdirir, buradan aydın olur ki, nəzəri tezliklər f T eksperimental olanlardan fərqlənir f E 4-9% -dən çox deyil və bu olduqca yaxşı nəticədir.

Şəkil 25 - 78 mm-ə bərabər olan /4-qollu n = 1 iterasiyasının Koch əyrisi ilə antenanı ölçərkən RK2-47 ekranı. Rezonans tezliyi 767 MHz

Şəkil 26 - 63,5 mm-ə bərabər olan /4-qollu n = 1 iterasiyasının Koch əyrisi olan antenanı ölçərkən RK2-47 ekranı. Rezonans tezliyi 945 MHz

Şəkil 27 - /4-qolu 78 mm-ə bərabər olan n = 2 iterasiyasının Koch əyrisi ilə antenanı ölçərkən RK2-47 ekranı. Rezonans tezliyi 658 MHz

Şəkil 28 - /4-qolu 55 mm-ə bərabər olan n = 2 iterasiyasının Koch əyrisi ilə antenanı ölçərkən RK2-47 ekranı. Rezonans tezliyi 980 MHz

Cədvəl 2 - Koch əyrisi əsasında fraktal antenaların hesablanmış (nəzəri fT) və eksperimental fE rezonans tezliklərinin müqayisəsi

Fraktal antenaları "bipolyar atlama" əsasında bağlayın. İstiqamət nümunəsi

İşdə "bipolyar atlama" tipli fraktal xətlər təsvir edilmişdir, lakin işdə antenanın ölçüsündən asılı olaraq rezonans tezliyinin hesablanması üçün düsturlar verilmir. Buna görə də rezonans tezliklərinin eksperimental olaraq təyin edilməsi qərara alındı. 1-ci iterasiyanın sadə fraktal xətləri üçün (Şəkil 29, b) 4 antena hazırlanmışdır - uzunluğu 78 mm-ə bərabər olan /4 qollu, uzunluğunun yarısı və iki aralıq uzunluğu ilə. 2-ci iterasiyanın çətin istehsalı olan fraktal xətləri üçün (Şəkil 29, c) 4 qollu uzunluğu 78 və 39 mm olan 2 antena istehsal edilmişdir.

Şəkil 30 bütün istehsal edilmiş fraktal antenaları göstərir. Şəkil 31 2-ci iterasiya “bipolyar jump” fraktal antenası ilə eksperimental qurğunun görünüşünü göstərir. Şəkillər 32-37 rezonans tezliklərinin eksperimental təyinini göstərir.

A) n= 0 b) n= 1 c) n = 2

Şəkil 29 - Müxtəlif təkrarların Minkovski əyrisi “bipolyar sıçrayış” n

Şəkil 30 - Görünüş bütün istehsal olunan tel fraktal antenalar (tel diametrləri 1 və 0,7 mm)

Şəkil 31 - Eksperimental quraşdırma: panoramik VSWR və "bipolyar atlama" tipli fraktal antenalı RK2-47 zəifləmə ölçmə cihazı, 2-ci iterasiya

Şəkil 32 - 78 mm-ə bərabər /4 qollu n = 1 iterasiyalı “bipolyar atlama” antenasını ölçərkən RK2-47 ekranı.

Rezonans tezliyi 553 MHz

Şəkil 33 - 58,5 mm-ə bərabər /4 qollu n = 1 iterasiyalı “bipolyar atlama” antenasını ölçərkən RK2-47 ekranı.

Rezonans tezliyi 722 MHz

Şəkil 34 - 48 mm-ə bərabər /4 qollu n = 1 iterasiyalı “bipolyar atlama” antenasını ölçərkən RK2-47 ekranı. Rezonans tezliyi 1012 MHz

Şəkil 35 - /4-qolu 39 mm-ə bərabər olan n = 1 iterasiyalı “bipolyar atlama” antenasını ölçərkən RK2-47 ekranı. Rezonans tezliyi 1200 MHz

Şəkil 36 - 78 mm-ə bərabər /4 qollu n = 2 iterasiyalı “bipolyar atlama” antenasını ölçərkən RK2-47 ekranı.

Birinci rezonans tezliyi 445 MHz, ikincisi 1143 MHz-dir

Şəkil 37 - /4-qolu 39 mm-ə bərabər olan n = 2 iterasiyalı “bipolyar atlama” antenasını ölçərkən RK2-47 ekranı.

Rezonans tezliyi 954 MHz

Eksperimental tədqiqatların göstərdiyi kimi, simmetrik yarımdalğalı xətti dipolu və eyni uzunluqdakı fraktal antenanı götürsək (Şəkil 38), onda “bipolyar atlama” tipli fraktal antenalar daha aşağı tezlikdə (50 və 61) işləyəcəklər. %), və Koch əyrisi şəklində fraktal antenalar xətti dipolun tezliklərindən 73 və 85% aşağı tezliklərdə işləyir. Buna görə də, həqiqətən, fraktal antenalar daha kiçik ölçülərdə edilə bilər. Şəkil 39, şərti yarım dalğalı dipolun qolu ilə müqayisədə eyni rezonans tezlikləri (900-1000 MHz) üçün fraktal antenaların ölçülərini göstərir.

Şəkil 38 - Eyni uzunluqda "Şərti" və fraktal antenalar

Şəkil 39 - Eyni rezonans tezlikləri üçün antenanın ölçüləri

5. Fraktal antenaların radiasiya nümunələrinin ölçülməsi

Antenanın radiasiya nümunələri adətən divarları onların üzərinə düşən radiasiyanı udur olan “anekoik” kameralarda ölçülür. Bu tezisdə ölçmələr Fizika-texnika fakültəsinin adi laboratoriyasında aparılıb və alətlərin metal qutularından və dəmir dayaqlardan əks olunan siqnal ölçmələrdə müəyyən xətalara səbəb olub.

Mikrodalğalı siqnal mənbəyi kimi panoramik VSWR və RK2-47 zəifləmə sayğacının öz generatorundan istifadə edilmişdir. Fraktal antenadan radiasiya qəbuledicisi kimi səviyyəölçən istifadə edilmişdir. elektromaqnit sahəsi ATT-2592, 50 MHz-dən 3,5 GHz-ə qədər tezlik diapazonunda ölçməyə imkan verir.

İlkin ölçmələr göstərdi ki, simmetrik yarımdalğalı xətti dipolun şüalanma nümunəsi birbaşa (uyğun cihazlar olmadan) dipolla birləşdirilmiş koaksial kabelin kənarından gələn radiasiyanı əhəmiyyətli dərəcədə təhrif edir. Ötürücü xətlərin şüalanmasının qarşısını almağın yollarından biri “torpaq” rolunu oynayan dörd qarşılıqlı perpendikulyar /4 “əks çəki” ilə birlikdə dipol əvəzinə monopoldan istifadə etməkdir (Şəkil 40).

Şəkil 40 - /4 "əks çəkilər" ilə monopol və fraktal antenna

Şəkil 41 - 45 tədqiq olunan antenaların "əks çəkilər" ilə eksperimental olaraq ölçülmüş radiasiya nümunələrini göstərir (dipoldan monopola keçərkən şüalanmanın rezonans tezliyi praktiki olaraq dəyişmir). Mikrodalğalı radiasiya gücü axınının hər kvadrat metrə mikrovatta sıxlığının ölçülməsi üfüqi və şaquli müstəvilərdə 10 intervalla aparılmışdır. Ölçmələr antenanın “uzaq” zonasında 2 məsafədə aparılmışdır.

Tədqiq olunan ilk antena düzxətli /4-vibrator idi. Bu antenanın radiasiya sxemindən aydın olur ki (Şəkil 41) nəzəridən fərqlənir. Bu, ölçmə səhvləri ilə əlaqədardır.

Tədqiq olunan bütün antenalar üçün ölçmə xətaları aşağıdakı kimi ola bilər:

Laboratoriya daxilində metal əşyalardan radiasiyanın əks olunması;

Antena və əks çəkilər arasında ciddi qarşılıqlı perpendikulyarlığın olmaması;

Koaksial kabelin xarici qabığından radiasiyanın tam basdırılmaması;

Bucaq dəyərlərinin qeyri-dəqiq oxunması;

Antenada ATT-2592 sayğacının qeyri-dəqiq “hədəflənməsi”;

Cib telefonlarından müdaxilə.

Bunun nə olduğunu və harada istifadə edildiyini bilməyənlər üçün deyə bilərəm ki, fraktallar haqqında video filmlərə baxın. Və belə antenalar indiki vaxtda hər yerdə, məsələn, hər mobil telefonda istifadə olunur.

Beləliklə, 2013-cü ilin sonunda qayınatam və qayınana bizə qonaq gəldi, sonra isə qayınana Yeni il bayramı ərəfəsində bizdən onun üçün antena istədi. kiçik televizor. Qayınatam peyk antenası vasitəsi ilə televizora baxır və adətən özünəməxsus bir iş görür, amma qayınatam qayınatamı narahat etmədən sakitcə Yeni il proqramlarına baxmaq istəyirdi.

Yaxşı, həyat yoldaşım bəzən televizora baxdığı döngə antenimizi (330x330 mm kvadrat) verdik.

Sonra Soçidə Qış Olimpiya Oyunlarının açılışı vaxtı yaxınlaşırdı və həyat yoldaşım dedi: Antena düzəldin.

Məqsədi və mənası olduğu müddətcə başqa antena düzəltmək mənim üçün problem deyil. Bunu edəcəyinə söz verdi. İndi vaxt gəldi... amma mən düşündüm ki, başqa bir döngə antennasını heykəlləndirmək nədənsə darıxdırıcıdır, axı 21-ci əsr həyətdədir və sonra antenaların tikintisində ən mütərəqqi olanın EH-antenaları olduğunu xatırladım. , HZ-antenalar və fraktal-antenalar. İşim üçün ən uyğun olanı anlayıb fraktal antenaya yerləşdim. Xoşbəxtlikdən, mən fraktallar haqqında hər cür film görmüşəm və uzun müddət əvvəl İnternetdən hər cür fotoşəkil çəkmişəm. Ona görə də ideyanı maddi reallığa çevirmək istədim.

Fotoşəkillər bir şeydir, müəyyən bir cihazın xüsusi bir tətbiqi başqadır. Mən uzun müddət narahat olmadım və düzbucaqlı fraktal əsasında anten qurmağa qərar verdim.

Təxminən 1 mm diametrli mis məftil çıxardım, kəlbətin götürdüm və əşyalar hazırlamağa başladım... birinci layihə çoxlu fraktallardan istifadə etməklə tam miqyaslı idi. Vərdiş olaraq uzun müddət etdim, soyuq qış axşamlarında, nəhayət etdim, maye polietilendən istifadə edərək bütün fraktal səthi fiberboarda yapışdırdım, kabeli birbaşa, təxminən 1 m uzunluğunda lehimlədim, cəhd etməyə başladım.. . Vay! Bu antenna isə televiziya kanallarını çərçivə antennasından qat-qat aydın qəbul edirdi... Bu nəticə məni çox sevindirdi, yəni naqili fraktal formada əyərkən əbəs yerə mübarizə aparıb, kalluslara sürtməyim olmayıb.

Təxminən bir həftə keçdi və mən belə bir fikir əldə etdim ki, yeni antenanın ölçüsü demək olar ki, çərçivə antenası ilə eynidir, qəbulun bir qədər yaxşılaşmasını nəzərə almasanız, heç bir xüsusi fayda yoxdur. Beləliklə, mən daha az fraktaldan istifadə edərək yeni fraktal antenna quraşdırmaq qərarına gəldim və buna görə də ölçüsü daha kiçik.

Fraktal antenna. Birinci seçim

Şənbə günü, 02/08/2014, mən birinci fraktal antennadan qalan kiçik bir mis məftil çıxardım və olduqca tez, təxminən yarım saat, yeni bir antena quraşdırdım...

Fraktal antenna. İkinci variant

Sonra birincidən kabeli lehimlədim və tam bir cihaz oldu. Fraktal antenna. Kabel ilə ikinci seçim

Performansı yoxlamağa başladım... Vay, lənət olsun! Bəli, bu daha yaxşı işləyir və əvvəllər döngə antennasından istifadə etməklə əldə edilə bilməyən 10-a qədər rəngli kanal qəbul edir. Qazanc əhəmiyyətlidir! Əgər mənim qəbul şərtlərimin tamamilə əhəmiyyətsiz olduğuna da diqqət yetirsəniz: ikinci mərtəbə, evimiz hündürmərtəbəli binalar tərəfindən televiziya mərkəzindən tamamilə bağlanıb, birbaşa görünmə yoxdur, onda qazanc həm qəbulda, həm də təsirli olur. ölçüdə.

İnternetdə folqa fiberglas üzərində aşındırma üsulu ilə hazırlanmış fraktal antenalar var ... Məncə, nə edəcəyinin fərqi yoxdur və diz üzərində işləmək hüdudlarında bir televiziya antenası üçün ölçülərə ciddi şəkildə riayət edilməməlidir.

Dünya yaxşı insanlarsız deyil :-)
Valeri UR3CAH: "Axşamınız xeyir, Eqor. Düşünürəm ki, bu məqalə (yəni "Fraktal antenalar: daha azdır" bölməsi) saytınızın mövzusuna uyğundur və sizin üçün maraqlı olacaq:) 73!"
Bəli, əlbəttə ki, maraqlıdır. Artıq heksabimlərin həndəsəsindən bəhs edərkən bu mövzuya müəyyən qədər toxunmuşuq. Orada da elektrik uzunluğunun həndəsi ölçülərə "qablaşdırılması" ilə bağlı dilemma var idi :-). Buna görə də, Valeri, materialı göndərdiyiniz üçün çox sağ olun.
Fraktal antenalar: daha azdır
Son yarım əsrdə həyat sürətlə dəyişməyə başladı. Çoxumuz nailiyyətləri qəbul edirik müasir texnologiyalar verilən. Həyatı daha rahat edən hər şeyə çox tez alışırsınız. Nadir hallarda kimsə “Bu haradan gəldi?” sualını verir. və "Bu necə işləyir?" Mikrodalğalı soba səhər yeməyini qızdırır - əla, smartfon sizə başqa bir insanla danışmaq imkanı verir - əla. Bu, bizə açıq bir imkan kimi görünür.
Ancaq insan baş verən hadisələrin izahını axtarmasaydı, həyat tamamilə fərqli ola bilərdi. Məsələn götürək Mobil telefonlar. İlk modellərdə çəkilə bilən antenaları xatırlayırsınız? Onlar müdaxilə etdilər, cihazın ölçüsünü artırdılar və sonda tez-tez qırıldılar. Biz inanırıq ki, onlar əbədi olaraq unudulublar və bunun səbəbinin bir hissəsi... fraktallardır.
Fraktal naxışlar öz naxışları ilə valeh edir. Onlar mütləq kosmik obyektlərin təsvirlərinə bənzəyirlər - dumanlıqlar, qalaktika qrupları və s. Buna görə də tamamilə təbiidir ki, Mandelbrot fraktallar nəzəriyyəsini dilə gətirəndə onun tədqiqatı astronomiyanı öyrənənlər arasında marağın artmasına səbəb oldu. Natan Koen adlı bu həvəskarlardan biri Budapeştdə Benoit Mandelbrotun mühazirəsinə qatıldıqdan sonra belə bir fikir əldə etdi. praktik tətbiq biliklər əldə etmişdir. Düzdür, o, bunu intuitiv şəkildə etdi və onun kəşfində təsadüf mühüm rol oynadı. Bir radio həvəskarı olaraq, Natan mümkün olan ən yüksək həssaslığa malik bir anten yaratmağa çalışdı.
Yeganə yol o zaman məlum olan antenanın parametrlərini yaxşılaşdırmaq, onun həndəsi ölçülərini artırmaqdan ibarət idi. Bununla belə, Bostonun mərkəzində Nathanın icarəyə götürdüyü mülkün sahibi damda böyük cihazların quraşdırılmasının qəti əleyhinə idi. Sonra Nathan müxtəlif antena formaları ilə sınaqlara başladı, minimum ölçü ilə maksimum nəticə əldə etməyə çalışdı. Fraktal formalar ideyasından ilhamlanan Cohen, necə deyərlər, təsadüfi olaraq məftildən ən məşhur fraktallardan birini - "Koch qar dənəciyi" düzəltdi. İsveç riyaziyyatçısı Helge von Koch bu əyri ilə hələ 1904-cü ildə ortaya çıxdı. Bir seqmenti üç hissəyə bölmək və orta seqmenti bu seqmentlə üst-üstə düşən tərəfi olmayan bərabərtərəfli üçbucaq ilə əvəz etməklə əldə edilir. Tərifi başa düşmək bir az çətindir, lakin şəkildə hər şey aydın və sadədir.
Koch əyrisinin başqa varyasyonları da var, lakin əyrinin təxmini forması oxşar olaraq qalır.

Natan antenanı radio qəbuledicisinə qoşduqda çox təəccübləndi - həssaslıq kəskin şəkildə artdı. Boston Universitetinin gələcək professoru bir sıra eksperimentlərdən sonra anladı ki, fraktal naxış üzrə hazırlanmış antenna yüksək effektivliyə malikdir və klassik həllərlə müqayisədə daha geniş tezlik diapazonunu əhatə edir. Bundan əlavə, fraktal əyri şəklində antenanın forması həndəsi ölçüləri əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa imkan verir. Nathan Cohen hətta yaratmaq lazım olduğunu sübut edən bir teorem də ortaya atdı genişzolaqlı antena ona özünə bənzəyən fraktal əyri formasını vermək kifayətdir.

Müəllif öz kəşfini patentləşdirdi və fraktal antenaların hazırlanması və dizaynı üçün “Fractal Antenna Systems” şirkətini qurdu və haqlı olaraq gələcəkdə onun kəşfi sayəsində mobil telefonların həcmli antenalardan xilas olacağına və daha yığcamlaşacağına inandı. Prinsipcə, belə oldu. Düzdür, Natan bu günə qədər onunla hüquqi mübarizə aparır böyük korporasiyalar, öz kəşfindən qeyri-qanuni istifadə edərək yığcam rabitə vasitələrinin istehsalı üçün. Bəzi məşhur istehsalçılar mobil cihazlar məsələn, Motorola, fraktal antenanın ixtiraçısı ilə artıq sülh razılaşması əldə edib. Orijinal mənbə

Bilik bazasında yaxşı işinizi göndərin sadədir. Aşağıdakı formadan istifadə edin

Tədris və işlərində bilik bazasından istifadə edən tələbələr, aspirantlar, gənc alimlər Sizə çox minnətdar olacaqlar.

http://www.allbest.ru/ saytında yerləşdirilib

Giriş

Antena ötürmək və ya qəbul etmək üçün nəzərdə tutulmuş radio qurğusudur elektromaqnit dalğaları. Antena radio dalğalarının emissiyası və ya qəbulu ilə əlaqəli hər hansı bir radiotexniki sistemin ən vacib elementlərindən biridir. Belə sistemlərə: radiorabitə sistemləri, radio yayımı, televiziya, radionəzarət, radiorele rabitəsi, radar, radioastronomiya, radionaviqasiya və s.

Struktur olaraq antenna məftillərdən, metal səthlərdən, dielektriklərdən və maqnitodielektriklərdən ibarətdir. Antenanın məqsədi radio bağlantısının sadələşdirilmiş diaqramı ilə təsvir edilmişdir. Faydalı siqnal ilə modullaşdırılan və generator tərəfindən yaradılan yüksək tezlikli elektromaqnit rəqsləri ötürücü antenna tərəfindən elektromaqnit dalğalarına çevrilir və kosmosa şüalanır. Tipik olaraq, elektromaqnit dalğaları ötürücüdən antenaya birbaşa deyil, bir elektrik xətti (elektromaqnit dalğa ötürmə xətti, qidalandırıcı) istifadə edərək verilir.

Bu vəziyyətdə, onunla əlaqəli elektromaqnit dalğaları qidalandırıcı boyunca yayılır, antenna tərəfindən boş yerin ayrılan elektromaqnit dalğalarına çevrilir.

Qəbul edən antenna sərbəst radio dalğalarını götürür və onları qidalandırıcı vasitəsilə qəbulediciyə ötürülən birləşmiş dalğalara çevirir. Antenanın geri çevrilməsi prinsipinə uyğun olaraq, ötürmə rejimində işləyən antenin xüsusiyyətləri bu antenna qəbul rejimində işləyərkən dəyişmir.

Antenalara bənzər cihazlar da həyəcanlandırma üçün istifadə olunur elektromaqnit vibrasiyaları V müxtəlif növlər dalğa ötürücüləri və həcmli rezonatorlar.

1. Antenaların əsas xüsusiyyətləri

1.1 Antenaların əsas parametrləri haqqında qısa məlumat

Antenaları seçərkən onların əsas xüsusiyyətləri müqayisə edilir: iş tezliyi diapazonu (bant genişliyi), qazanc, radiasiya nümunəsi, giriş empedansı, polarizasiya. Kəmiyyətcə, antenna qazancı Ga müəyyən bir antenanın qəbul etdiyi siqnal gücünün neçə dəfə olduğunu göstərir daha çox gücən sadə antenna tərəfindən qəbul edilən siqnal - kosmosda eyni nöqtədə yerləşdirilmiş yarım dalğalı vibrator (izotropik emitent). Qazanc desibel dB və ya dB ilə ifadə edilir. Yuxarıda müəyyən edilmiş dB və ya dBd (dipol və ya yarımdalğalı vibratora nisbətən) ilə ifadə edilən qazanc və dBi və ya dB ISO ilə işarələnən izotrop radiatora nisbətən qazanc arasında fərq qoyulmalıdır. Hər halda, oxşar dəyərləri müqayisə etmək lazımdır. Yüksək qazanclı bir antenanın olması arzu edilir, lakin qazancın artırılması adətən onun dizaynının və ölçülərinin mürəkkəbliyini artırmağı tələb edir. Yüksək qazanclı sadə kiçik ölçülü antenalar yoxdur. Antenin radiasiya nümunəsi (RP) antenanın siqnalları necə qəbul etdiyini göstərir müxtəlif istiqamətlər. Bu halda, həm üfüqi, həm də şaquli müstəvilərdə antenna modelini nəzərə almaq lazımdır. Hər hansı bir müstəvidə çox yönlü antenalar bir dairə şəklində bir naxışa malikdir, yəni antenna hər tərəfdən bərabər şəkildə siqnal qəbul edə bilər, məsələn, üfüqi bir müstəvidə şaquli çubuğun radiasiya nümunəsi. İstiqamətli antenna bir və ya bir neçə naxışlı lobun olması ilə xarakterizə olunur, ən böyüyü əsas adlanır. Adətən, əsas lobdan əlavə, səviyyəsi əsas lobdan əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olan arxa və yan loblar var, buna baxmayaraq antenanın işini pisləşdirir, buna görə də səviyyələrini mümkün qədər azaltmağa çalışırlar. .

Antenin giriş empedansı ani gərginlik dəyərlərinin antenanın qidalanma nöqtələrindəki siqnal cərəyanına nisbəti hesab olunur. Əgər siqnalın gərginliyi və cərəyanı fazadadırsa, o zaman nisbət real dəyərdir və giriş müqaviməti sırf aktivdir. Fazalar dəyişdikdə, aktiv komponentə əlavə olaraq, cərəyanın fazasının gərginlikdən geri qalmasından və ya onu irəliləməsindən asılı olaraq, reaktiv komponent - induktiv və ya kapasitiv görünür. Giriş empedansı qəbul edilən siqnalın tezliyindən asılıdır. Sadalanan əsas xüsusiyyətlərə əlavə olaraq, antenalar bir sıra digər vacib parametrlərə malikdir, məsələn, SWR (Standing Wave Ratio), çarpaz qütbləşmə səviyyəsi, işləmə temperaturu diapazonu, külək yükləri və s.

1.2 Antenanın təsnifatı

Antenalar müxtəlif meyarlara görə təsnif edilə bilər: genişzolaqlı prinsipə görə, şüalanma elementlərinin təbiətinə görə (xətti cərəyanları olan antenalar və ya vibrator antenalar, bir diyafram vasitəsilə yayılan antenalar - apertura antenaları, səth iradəsi antenaları); antenanın istifadə edildiyi radiotexnika sisteminin növü ilə (radio rabitəsi üçün antenalar, radio yayımı, televiziya və s. üçün). Biz sıra təsnifatına riayət edəcəyik. Eyni (tip) şüalanma elementləri olan antenalar müxtəlif dalğa diapazonlarında çox tez-tez istifadə olunsa da, onların dizaynı fərqlidir; Bu antenaların parametrləri və onlara olan tələblər də əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.

Aşağıdakı dalğa diapazonlarının antenaları nəzərə alınır (diapazonların adları "Radio Qaydaları"nın tövsiyələrinə uyğun olaraq verilir; antenna qidalandırıcı qurğular haqqında ədəbiyyatda geniş istifadə olunan adlar mötərizədə göstərilir): miriametr (ultra) -uzun) dalğalar (); kilometr (uzun) dalğalar (); hektometr (orta) dalğalar (); dekametr (qısa) dalğalar (); metr dalğaları (); desimetr dalğaları (); santimetr dalğaları (); millimetr dalğaları (). Son dörd lent bəzən ümumi adı "ultra-qısa dalğalar" (VHF) altında birləşdirilir.

1.2.1 Anten lentləri

Son illərdə radiorabitə və yayım bazarında müxtəlif xüsusiyyətlərə malik müxtəlif təyinatlı çoxlu sayda yeni rabitə sistemləri peyda olmuşdur. İstifadəçilərin nöqteyi-nəzərindən radiorabitə sistemi və ya yayım sistemini seçərkən ilk növbədə rabitənin (yayım) keyfiyyətinə, eləcə də bu sistemin (istifadəçi terminalı) istifadəsinin asanlığına diqqət yetirilir ki, bu da ölçülər, çəki, əməliyyatın asanlığı və əlavə funksiyaların siyahısı. Bütün bu parametrlər antena cihazlarının növü və dizaynı və nəzərdən keçirilən sistemin antenna qidalandırıcı yolunun elementləri ilə əhəmiyyətli dərəcədə müəyyən edilir, onsuz radio rabitəsi ağlasığmazdır. Öz növbəsində, antenaların dizaynında və səmərəliliyində müəyyənedici amil onların işləmə tezliyi diapazonudur.

Tezlik diapazonlarının qəbul edilmiş təsnifatına uyğun olaraq, bir-birindən əsaslı şəkildə fərqlənən bir neçə böyük sinif (qrup) antenaları fərqləndirilir: ultra uzun dalğa (VLF) və uzun dalğa (LW) diapazonlarının antenaları; orta dalğa (MF) antenalar; qısa dalğalı (HF) antenalar; ultra qısa dalğa (VHF) antenalar; mikrodalğalı antenalar.

Fərdi rabitə xidmətləri, radio və televiziya yayımı baxımından son illərdə ən populyar olanlar HF, VHF və mikrodalğalı radio sistemləridir, onların antena cihazları aşağıda müzakirə ediləcəkdir. Qeyd edək ki, antenna biznesində yeni bir şey icad etməyin qeyri-mümkün görünməsinə baxmayaraq, son illərdə yeni texnologiya və prinsiplər əsasında klassik antenalarda əhəmiyyətli təkmilləşdirmələr aparılıb və əvvəlkilərdən köklü şəkildə fərqlənən yeni antenalar hazırlanıb. mövcud olanların dizaynı, ölçüləri, əsas xüsusiyyətləri və s.

İstənilən radio rabitə sistemində yalnız ötürmək, ötürmək və qəbul etmək və ya yalnız qəbul etmək üçün nəzərdə tutulmuş antena qurğuları ola bilər.

Tezlik diapazonlarının hər biri üçün istiqamətli və qeyri-istiqamətli (hər yönlü) fəaliyyət göstərən radio cihazlarının antena sistemlərini də fərqləndirmək lazımdır ki, bu da öz növbəsində cihazın məqsədi (rabitə, yayım və s.) , cihazın həll etdiyi vəzifələr (bildiriş, rabitə, yayım və s.) d.). Ümumiyyətlə, antenaların istiqamətini artırmaq üçün (radiasiya nümunəsini daraltmaq üçün) elementar radiatorlardan (antenalardan) ibarət olan antena massivləri istifadə edilə bilər ki, bu da onların mərhələlərinin müəyyən şərtləri altında radiasiya istiqamətində lazımi dəyişiklikləri təmin edə bilər. kosmosda anten şüası (antenanın radiasiya nümunəsinin mövqeyinə nəzarəti təmin edin). Hər bir diapazonda yalnız müəyyən bir tezlikdə (tək tezlikli və ya dar diapazonlu) işləyən antena cihazlarını və kifayət qədər geniş tezlik diapazonunda (genişzolaqlı və ya geniş zolaqlı) işləyən antenaları ayırmaq da mümkündür.

1.3 Anten massivlərindən radiasiya

Təcrübədə tez-tez tələb olunan yüksək radiasiya istiqamətini əldə etmək üçün kosmosda müəyyən bir şəkildə yerləşən və tələb olunan cərəyanlarla həyəcanlanan vibratorlar, yarıqlar, dalğa ötürücülərinin açıq ucları və digərləri kimi zəif istiqamətli antenalar sistemindən istifadə edə bilərsiniz. amplituda və faza nisbəti. Bu halda, ümumi istiqamət, xüsusilə çox sayda emitent ilə, əsasən bütün sistemin ümumi ölçüləri və daha az dərəcədə fərdi emitentlərin fərdi istiqamət xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir.

Belə sistemlərə anten massivləri (AR) daxildir. Tipik olaraq, AR kosmosda eyni şəkildə istiqamətlənmiş və müəyyən bir qanuna uyğun olaraq yerləşən eyni şüalanma elementləri sistemidir. Elementlərin yerləşdiyi yerdən asılı olaraq xətti, səthi və həcmli qəfəslər fərqləndirilir ki, bunlar arasında ən çox yayılmış düzxətli və düz AR-lardır. Bəzən şüalanma elementləri dairəvi qövs boyunca və ya AR-nin yerləşdiyi obyektin forması ilə üst-üstə düşən əyri səthlərdə yerləşir (konformal AR).

Ən sadəi, şüalanma elementlərinin bir-birindən bərabər məsafədə (bərabər məsafədə massiv) massiv oxu adlanan düz xətt boyunca yerləşdiyi xətti massivdir. Emitentlərin faza mərkəzləri arasındakı məsafə d ızgara meydançası adlanır. Xətti AR, müstəqil əhəmiyyətindən əlavə, çox vaxt digər AR növlərinin təhlili üçün əsasdır.

2 . Perspektivli anten strukturlarının təhlili

2.1 HF və VHF antenalar

Şəkil 1 - Baza stansiyasının antenası

HF-də və VHF lentləri Hazırda müxtəlif təyinatlı çoxlu sayda radio sistemləri fəaliyyət göstərir: rabitə (radiorele, mobil, trankinq, peyk və s.), radio yayımı, televiziya yayımı. Dizaynına və xüsusiyyətlərinə görə, bu sistemlərin bütün antena qurğularını iki əsas qrupa bölmək olar - stasionar cihazların antenaları və mobil cihazların antenaları. Stasionar antenalara əsas rabitə stansiyalarının antenaları, qəbuledici televiziya antenaları, radiorele rabitə xətlərinin antenaları, mobil antenalara isə şəxsi rabitə istifadəçi terminallarının antenaları, avtomobil antenaları, daşına bilən (daşınan) radio stansiyaları üçün antenalar.

Baza stansiyasının antenaları üfüqi müstəvidə əsasən hərtərəfli olur, çünki onlar əsasən hərəkət edən obyektlərlə əlaqəni təmin edir. Ən çox istifadə edilən şaquli qütbləşmə qamçı antenaları dizaynının sadəliyi və kifayət qədər səmərəliliyi səbəbindən "Yer Təyyarəsi" (GP) növüdür. Belə bir antenna, adətən mast üzərində quraşdırılmış üç və ya daha çox əks çəkiyə malik l əməliyyat dalğasına uyğun olaraq seçilmiş L uzunluğunda şaquli bir çubuqdur (Şəkil 1).

L sancaqlarının uzunluğu l/4, l/2 və 5/8l, əks çəkilər isə 0,25l ilə 0,1l arasında dəyişir. Antenanın giriş empedansı əks çəki ilə dirək arasındakı bucaqdan asılıdır: bu bucaq nə qədər kiçik olarsa (əks çəkilər dirəyə qarşı nə qədər sıxılırsa), müqavimət də o qədər böyük olur. Xüsusilə, L = l / 4 olan bir antenna üçün 30 ° ... 45 ° bir açı ilə 50 Ohm giriş empedansı əldə edilir. Şaquli müstəvidə belə bir antenin radiasiya nümunəsi üfüqə 30 ° bucaq altında maksimuma malikdir. Antenanın qazancı şaquli yarım dalğalı dipolun qazancına bərabərdir. Bu dizaynda isə pin və mast arasında tələb olunan heç bir əlaqə yoxdur əlavə istifadə antenanı tufandan və statik elektrikdən qorumaq üçün qısaqapanmış kabel kabelinin uzunluğu l/4.

Uzunluğu L = l/2 olan antenanın əks çəkilərə ehtiyacı yoxdur, onların rolunu mast oynayır və şaquli müstəvidə onun nümunəsi üfüqə daha çox basılır, bu da onun diapazonunu artırır. Bu zaman giriş empedansını aşağı salmaq üçün yüksək tezlikli transformatordan istifadə edilir və pin əsası uyğun transformator vasitəsilə torpaqlanmış mastla birləşdirilir ki, bu da ildırımdan qorunma və statik elektrik problemini avtomatik həll edir. Yarım dalğalı dipol ilə müqayisədə antenna qazancı təxminən 4 dB-dir.

Uzun məsafəli rabitə üçün “GP” antenalarından ən effektivi L = 5/8l olan antenadır. Yarım dalğalı antennadan bir qədər uzundur və qidalandırıcı kabel vibratorun bazasında yerləşən uyğun endüktansa bağlıdır. Əks çəkilər (ən azı 3) üfüqi bir müstəvidə yerləşir. Belə bir antenin qazancı 5-6 dB-dir, maksimum DP üfüqi ilə 15 ° bir açıda yerləşir və pin özü uyğun bir rulon vasitəsilə mast üçün torpaqlanır. Bu antenalar yarımdalğalı antenalardan daha dardır və buna görə də daha diqqətli tənzimləmə tələb olunur.

Şəkil 2 - Yarım dalğalı vibrator antenası

Şəkil 3 - Yarım dalğalı vibratorun rombik antenası

Əsas antenaların əksəriyyəti damlarda quraşdırılır, bu da onların işinə böyük təsir göstərə bilər, buna görə də aşağıdakılar nəzərə alınmalıdır:

Antenanın əsasını dam təyyarəsindən 3 metrdən aşağı olmayan yerləşdirmək məsləhətdir;

Antenanın yaxınlığında metal əşyalar və ya konstruksiyalar olmamalıdır ( televiziya antenaları, məftillər və s.);

Antenaları mümkün qədər yüksək quraşdırmaq məsləhətdir;

Antenin işləməsi digər baza stansiyalarına mane olmamalıdır.

Sabit radio rabitəsinin qurulmasında əhəmiyyətli rol qəbul edilmiş (emissiya edilmiş) siqnalın qütbləşməsi ilə oynayır; çünki uzun məsafəli yayılma ilə səth dalğasıüfüqi qütbləşmə ilə əhəmiyyətli dərəcədə daha az zəifləmə yaşayır, sonra uzun məsafəli radio rabitəsi üçün, eləcə də televiziya ötürülməsi üçün üfüqi polarizasiyaya malik antenalardan istifadə olunur (vibratorlar üfüqi vəziyyətdə yerləşir).

İstiqamətli antenaların ən sadəsi yarım dalğalı vibratordur. Simmetrik yarımdalğalı vibrator üçün onun iki eyni qolunun ümumi uzunluğu təxminən l/2-yə (0,95 l/2) bərabərdir, şüalanma nümunəsi üfüqi müstəvidə səkkiz rəqəmi və şaquli istiqamətdə dairə şəklinə malikdir. təyyarə. Qazanc, yuxarıda qeyd edildiyi kimi, ölçü vahidi kimi qəbul edilir.

Belə antenanın vibratorları arasındakı bucaq b-yə bərabər olarsa<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.

İki V tipli antena nümunələri cəmlənəcək şəkildə birləşdirildikdə, yönləndirmənin daha aydın olduğu bir rombik antena əldə edilir (Şəkil 3).

Almazın yuxarı hissəsinə qoşulduqda, güc nöqtələrinin əksinə, ötürücü gücünün yarısına bərabər olan bir yük rezistoru Rn, dissipasiya gücü, naxışın arxa lobunun 15...20 dB sıxılması əldə edilir. Üfüqi müstəvidə əsas lobun istiqaməti diaqonal a ilə üst-üstə düşür. Şaquli müstəvidə əsas lob üfüqi olaraq yönəldilmişdir.

Ən yaxşı nisbətən sadə istiqamətli antenalardan biri qazancı 8...9 dB olan, naxışın arxa lobunun sıxılması 20 dB-dən az olmayan, qütbləşmə şaquli olan “iki kvadrat” döngə antenasıdır.

Şəkil 4 - Dalğa kanalı antenası

Ən çox yayılmışlar, xüsusən də VHF diapazonunda, "dalğa kanalı" tipli antenalar (xarici ədəbiyyatda - Uda-Yagi antenaları), çünki onlar olduqca yığcamdır və nisbətən kiçik ölçüləri olan böyük Ga dəyərlərini təmin edir. Bu tip antenalar bir sıra elementlərdir: aktiv - vibrator və passiv - reflektor və bir ümumi bumda quraşdırılmış bir neçə direktor (Şəkil 4). Belə antenalar, xüsusilə çox sayda elementə malik olanlar, istehsal zamanı diqqətli tənzimləmə tələb edir. Üç elementli antenna (vibrator, reflektor və bir rejissor) üçün əsas xüsusiyyətlərə əlavə konfiqurasiya olmadan nail olmaq olar.

Bu tip antenaların mürəkkəbliyi həm də ondan ibarətdir ki, antenanın giriş empedansı passiv elementlərin sayından asılıdır və əhəmiyyətli dərəcədə antenin konfiqurasiyasından asılıdır, buna görə də ədəbiyyat çox vaxt antenanın dəqiq dəyərini göstərmir. belə antenaların giriş empedansı. Xüsusilə, giriş empedansı təxminən 300 Ohm olan Pistolkors döngə vibratorunu vibrator kimi istifadə edərkən, passiv elementlərin sayının artması ilə antenanın giriş empedansı azalır və 30-50 dəyərlərə çatır. Ohm, qidalandırıcı ilə uyğunsuzluğa gətirib çıxarır və əlavə uyğunluq tələb edir. Passiv elementlərin sayının artması ilə antenna nümunəsi daralır və qazanc artır, məsələn, üç elementli və beş elementli antenalar üçün qazanclar 5...6 dB və 8...9 dB təşkil edir. naxışın əsas şüasının eni müvafiq olaraq 70º və 50º.

“Dalğa kanalı” tipli antenalarla müqayisədə daha genişzolaqlı olan və tənzimləmə tələb olunmayan, bir-birindən eyni məsafədə yerləşən bütün vibratorların aktiv olduğu və toplama xəttinə qoşulduğu səyahət dalğası antenalarıdır (AWA) (Şəkil 5). Aldıqları siqnal enerjisi demək olar ki, fazada toplama xəttində toplanır və qidalandırıcıya daxil olur. Belə antenaların qazancı toplama xəttinin uzunluğu ilə müəyyən edilir, bu uzunluğun qəbul edilmiş siqnalın dalğa uzunluğuna nisbəti ilə mütənasibdir və vibratorların istiqamət xüsusiyyətlərindən asılıdır. Xüsusilə, tələb olunan tezlik diapazonuna uyğun gələn və toplama xəttinə 60° bucaq altında yerləşən müxtəlif uzunluqlu altı vibratorlu ABC üçün qazanc iş diapazonunda 4 dB-dən 9 dB-ə qədər dəyişir və arxa şüalanma səviyyəsi 14 dB aşağıdır.

Şəkil 5 - Səyahət dalğası antenası

Şəkil 6 - Loqarifmik dövrilik strukturu və ya log dövri antenası olan antenna

Nəzərə alınan antenaların istiqamət xüsusiyyətləri qəbul edilən siqnalın dalğa uzunluğundan asılı olaraq dəyişir. Geniş tezlik diapazonunda naxışın sabit forması olan antenaların ən çox yayılmış növlərindən biri strukturun loqarifmik dövriliyi olan antenalar və ya log-periodik antenalar (LPA)dır. Onların geniş diapazonu var: alınan siqnalın maksimum dalğa uzunluğu minimumu 10 dəfədən çox üstələyir. Eyni zamanda, antenanın qidalandırıcı ilə yaxşı uyğunlaşması bütün əməliyyat diapazonunda təmin edilir və qazanc praktiki olaraq dəyişməz qalır. LPA-nın toplama xətti adətən bir-birinin üstündə yerləşən iki keçirici ilə formalaşır, onlara vibratorların qolları bir-bir üfüqi şəkildə bağlanır (Şəkil 6, yuxarıdan görünüş).

LPA vibratorları b təpəsində bir bucaq və ən böyük vibratora bərabər olan əsası olan ikitərəfli üçbucaqda yazılmışdır. Antenanın işləmə bant genişliyi ən uzun və ən qısa vibratorların ölçüləri ilə müəyyən edilir. Logarifmik bir anten quruluşu üçün, bitişik vibratorların uzunluqları arasında, eləcə də onlardan strukturun yuxarı hissəsinə qədər olan məsafələr arasında müəyyən bir əlaqə təmin edilməlidir. Bu əlaqə f struktur dövrü adlanır:

B2? B1=B3? B2=A2? A1=A3? A2=...=f

Beləliklə, vibratorların ölçüsü və üçbucağın təpəsindən onlara olan məsafə eksponent olaraq azalır. Antenanın xüsusiyyətləri f və b qiymətləri ilə müəyyən edilir. B bucağı nə qədər kiçik və b daha böyükdür (b həmişə 1-dən azdır), antenna qazancı daha çox olur və radiasiya modelinin arxa və yan loblarının səviyyəsi aşağı olur. Bununla belə, eyni zamanda, vibratorların sayı artır, antenanın ölçüləri və çəkisi artır. B bucağı üçün optimal dəyərlər 3є…60є və φ - 0.7…0.9 daxilində seçilir.

Qəbul edilən siqnalın dalğa uzunluğundan asılı olaraq, ölçüləri siqnalın dalğa uzunluğunun yarısına yaxın olan antenanın strukturunda bir neçə vibrator həyəcanlanır, buna görə də LPA prinsipcə bir-birinə qoşulmuş bir neçə "dalğa kanalı" antenasına bənzəyir, hər biri vibrator, reflektor və rejissordan ibarətdir. Siqnalın müəyyən dalğa uzunluğunda yalnız bir trio vibrator həyəcanlanır, qalanları isə antenanın işinə təsir göstərməyəcək qədər detuned olunur. Buna görə də, LPA-nın qazancı eyni sayda elementi olan "dalğa kanalı" antennasının qazancından az olur, lakin LPA-nın bant genişliyi daha genişdir. Beləliklə, on vibratordan və b = 45є, f = 0.84 dəyərlərindən ibarət bir LPA üçün hesablanmış qazanc 6 dB-dir ki, bu da bütün əməliyyat tezlikləri diapazonunda praktiki olaraq dəyişmir.

Radiorele rabitə xətləri üçün digər radioelektron avadanlıqlara mane olmamaq və yüksək keyfiyyətli rabitəni təmin etmək üçün dar radiasiya sxeminin olması çox vacibdir. Nümunəni daraltmaq üçün müxtəlif təyyarələrdə naxışı daraldan və əsas lobun genişliyinin müxtəlif dəyərlərini təmin edən anten massivləri (AR) geniş istifadə olunur. Tamamilə aydındır ki, anten massivinin həndəsi ölçüləri və radiasiya nümunəsinin xüsusiyyətləri əməliyyat tezliklərinin diapazonundan əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır - tezlik nə qədər yüksək olsa, massiv daha yığcam olacaq və radiasiya nümunəsi bir o qədər dar olacaq və nəticədə , qazanc bir o qədər çox olar. Eyni tezliklər üçün, artan AR ölçüləri (elementar emitentlərin sayı) ilə model daralacaq.

VHF diapazonu üçün tez-tez vibrator antenalarından (döngü vibratorları) ibarət massivlərdən istifadə olunur, onların sayı bir neçə onlarla ola bilər, qazanc 15 dB və daha yüksək olur və istənilən müstəvidə naxışın eni 10º-ə qədər daraldıla bilər. , məsələn, 395...535 MHz tezlik diapazonunda şaquli şəkildə yerləşən 16 döngə vibratoru üçün naxış şaquli müstəvidə 10º-ə qədər daralır.

İstifadəçi terminallarında istifadə edilən antenaların əsas növü üfüqi müstəvidə dairəvi naxışa malik şaquli polarizasiyalı qamçı antenalarıdır. Bu antenaların səmərəliliyi aşağı qazanc dəyərləri, eləcə də ətrafdakı obyektlərin radiasiya nümunəsinə təsiri, həmçinin düzgün torpaqlamanın olmaması və antenaların həndəsi ölçülərinə məhdudiyyətlər səbəbindən kifayət qədər aşağıdır. Sonuncu, antenanın radio cihazının giriş sxemləri ilə yüksək keyfiyyətli uyğunluğunu tələb edir. Tipik dizayn uyğun variantları uzunluğu boyunca paylanmış endüktans və antenanın altındakı endüktansdır. Radio rabitə diapazonunu artırmaq üçün bir neçə metr uzunluğunda xüsusi uzadılmış antenalardan istifadə olunur ki, bu da qəbul edilən siqnalın səviyyəsində əhəmiyyətli artıma nail olur.

Hal-hazırda, görünüşü, dizaynı və qiyməti ilə fərqlənən bir çox növ avtomobil antenası var. Bu antenalara mexaniki, elektrik, əməliyyat və estetik parametrlər üçün ciddi tələblər qoyulur. Rabitə diapazonu baxımından ən yaxşı nəticələr l / 4 uzunluğunda tam ölçülü antenna ilə əldə edilir, lakin böyük həndəsi ölçülər həmişə əlverişli deyildir, buna görə də xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə pisləşdirmədən antenaların qısaldılmasının müxtəlif üsulları istifadə olunur. Təmin etmək mobil rabitə Avtomobillərdə mikrozolaqlı rezonanslı antenalardan (tək, ikili və üç zolaqlı) istifadə edilə bilər, onlar avtomobil şüşəsinin içərisinə bərkidildiklərindən xarici hissələrin quraşdırılmasını tələb etmirlər. Belə antenalar 450...1900 MHz tezlik diapazonunda şaquli qütbləşmiş siqnalların qəbulunu və ötürülməsini təmin edir və 2 dB-ə qədər qazanc əldə edir.

2.1.1 Mikrodalğalı antenaların ümumi xarakteristikası

Son illərdə mikrodalğalı diapazonda həm əvvəllər mövcud olan, həm də yeni inkişaf etdirilən rabitə və yayım sistemlərinin sayında artım müşahidə edilmişdir. Yerüstü sistemlər üçün - bunlar radiorele rabitə sistemləri, radio və televiziya yayımı, mobil televiziya sistemləri və s., peyk sistemləri üçün - birbaşa televiziya yayımı, telefon, faks, peyjinq rabitəsi, video konfrans, İnternetə çıxış və s. Rabitə və yayımın bu növləri üçün istifadə olunan tezlik diapazonları bu məqsədlər üçün ayrılmış tezlik spektrinin bölmələrinə uyğundur, əsas olanlar: 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. Bəzən texniki ədəbiyyatda mikrodalğalı diapazona 1 GHz-dən yuxarı tezliklərdə işləyən sistemlər daxildir, baxmayaraq ki, bu diapazon ciddi şəkildə 3 GHz-dən başlayır.

Yerüstü mikrodalğalı sistemlər üçün antena qurğuları dirəklərdə quraşdırılmış və zərərli atmosfer təsirlərindən qorunan kiçik ölçülü güzgü, buynuz, buynuz-linzalı antenalardır. Məqsədlərindən, dizaynından və tezlik diapazonundan asılı olaraq istiqamətləndirici antenalar geniş xüsusiyyətlərə malikdir, yəni: qazancda - 12 ilə 50 dB arasında, şüa enində (səviyyə - 3 dB) - 3,5 ilə 120º arasında. Bundan əlavə, mobil televiziya sistemlərində təpələri bir-birinə yönəlmiş iki metal konusdan, konuslar arasında quraşdırılmış dielektrik linzadan və həyəcanverici cihazdan ibarət ikikonik çox yönlü (üfüqi müstəvidə) antenalardan istifadə olunur. Belə antenaların qazancı 7...10 dB, şaquli müstəvidə əsas lobun eni 8...15є, yan lobların səviyyəsi isə mənfi 14 dB-dən pis deyil.

3. Anten fraktal strukturlarının sintezi üçün mümkün üsulların təhlili

3.1 Fraktal antenalar

Fraktal antenalar, həndəsələri ilə məlum həllərdən əsaslı şəkildə fərqlənən, elektrik cəhətdən kiçik antenaların (EMA) nisbətən yeni sinfidir. Əslində, antenaların ənənəvi təkamülü tam ölçülü obyektlərlə (xətt, dairə, ellips, paraboloid və s.) işləyən Evklid həndəsəsinə əsaslanırdı. Fraktal həndəsi formalar arasındakı əsas fərq onların artan və ya azalan miqyasda orijinal deterministik və ya təsadüfi nümunələrin rekursiv təkrarında xaricdə təzahür edən kəsr ölçüsüdür. Fraktal texnologiyalar siqnal süzgəclərinin işlənib hazırlanmasında, təbii landşaftların üçölçülü kompüter modellərinin sintezində və təsvirlərin sıxılmasında geniş yayılmışdır. Fraktal "moda"nın antenalar nəzəriyyəsindən yan keçməməsi tamamilə təbiidir. Üstəlik, antena texnologiyasında müasir fraktal texnologiyaların prototipi keçən əsrin 60-cı illərinin ortalarında təklif olunan log-periodik və spiral dizaynlar idi. Düzdür, ciddi riyazi mənada, inkişaf zamanı belə strukturların fraktal həndəsə ilə heç bir əlaqəsi yox idi, əslində yalnız birinci növ fraktallar idi. Hal-hazırda tədqiqatçılar, əsasən sınaq və səhv yolu ilə, anten həllərində həndəsədə məlum fraktallardan istifadə etməyə çalışırlar. Simulyasiya modelləşdirməsi və eksperimentlər nəticəsində məlum olub ki, fraktal antenalar adi antennalarla demək olar ki, eyni qazanc əldə etməyə imkan verir, lakin mobil proqramlar üçün vacib olan daha kiçik ölçülərə malikdir. Müxtəlif növ fraktal antenaların yaradılması sahəsində əldə edilən nəticələri nəzərdən keçirək.

Cohen tərəfindən nəşr olunan yeni antenna dizaynının xüsusiyyətlərinə dair araşdırmaların nəticələri mütəxəssislərin diqqətini çəkdi. Bir çox tədqiqatçının səyləri sayəsində bu gün fraktal antenalar nəzəriyyəsi EMA-nın sintezi və təhlili üçün müstəqil, kifayət qədər inkişaf etmiş bir aparata çevrildi.

3.2 Xüsusiyyətlərfraktal antenalar

SFC-lər monopollar və dipol qolları hazırlamaq, çap edilmiş antenaların topologiyasını, Tezlik Seçmə Səthlərini (FSS) və ya reflektor qabıqlarını formalaşdırmaq, döngə antenalarının və buynuz aperture profillərinin konturlarını qurmaq, həmçinin yuva antenalarında yuvaları freze etmək üçün şablon kimi istifadə edilə bilər.

Cushcraft mütəxəssisləri tərəfindən Koch əyrisi, kvadrat dalğanın dörd təkrarlanması və spiral antenna üçün əldə edilən eksperimental məlumatlar bizə Koch antennasının elektrik xüsusiyyətlərini dövri quruluşa malik digər emitentlərlə müqayisə etməyə imkan verir. Bütün müqayisə edilən emitentlər çox tezlikli xassələrə malik idi ki, bu da empedans qrafiklərində dövri rezonansların olması ilə özünü göstərirdi. Bununla birlikdə, çox bantlı tətbiqlər üçün Koch fraktalları ən uyğundur, bunun üçün artan tezliklə reaktiv və aktiv müqavimətlərin pik dəyərləri azalır, menderes və spiral üçün isə artır.

Ümumiyyətlə, qeyd etmək lazımdır ki, mürəkkəb topologiyalı keçiricidə dalğa proseslərinin analitik təsvirinin olmaması səbəbindən fraktal qəbuledici antenna ilə ona düşən elektromaqnit dalğaları arasında qarşılıqlı təsir mexanizmini nəzəri cəhətdən təsəvvür etmək çətindir. Belə bir vəziyyətdə fraktal antenaların əsas parametrlərini riyazi modelləşdirmə ilə müəyyən etmək məqsədəuyğundur.

İlk öz-özünə bənzər fraktal əyrinin qurulması nümunəsi 1890-cı ildə italyan riyaziyyatçısı Cüzeppe Peano tərəfindən nümayiş etdirilmişdir. Həddində onun təklif etdiyi xətt kvadratı tamamilə doldurur, onun bütün nöqtələri ətrafında qaçır (Şəkil 9). Sonradan, ailəsini kəşf edənin şərəfinə "Peano əyriləri" ümumi adını almış digər oxşar obyektlər tapıldı. Düzdür, Peano tərəfindən təklif olunan əyrinin sırf analitik təsviri səbəbindən SFC xətlərinin təsnifatında bəzi qarışıqlıq yarandı. Əslində, "Peano əyriləri" adı yalnız quruluşu Peano tərəfindən nəşr olunan analitikaya uyğun gələn orijinal əyrilərə verilməlidir (Şəkil 10).

Şəkil 9 - Peano əyrisinin iterasiyaları: a) ilkin xətt, b) birinci, c) ikinci və d) üçüncü iterasiyalar

Şəkil 10 - 1891-ci ildə Hilbert tərəfindən təklif edilən polixəttin iterasiyaları

Çox vaxt rekursiv Peano əyrisi kimi şərh olunur

Buna görə də, nəzərdən keçirilən antena texnologiyasının obyektlərini müəyyən etmək üçün, fraktal antenanın bu və ya digər formasını təsvir edərkən, mümkünsə, SFC-nin müvafiq modifikasiyasını təklif edən müəlliflərin adlarını qeyd etmək lazımdır. Bu, daha vacibdir, çünki hesablamalara görə, SFC-nin məlum növlərinin sayı üç yüzə yaxınlaşır və bu rəqəm hədd deyil.

Qeyd etmək lazımdır ki, Peano əyrisi (Şəkil 9) orijinal formasında dalğa ötürücüsünün, çap edilmiş və digər fraktal antenaların divarlarında yarıqlar yaratmaq üçün olduqca uyğundur, lakin tel antennasının qurulması üçün məqbul deyil, çünki o, toxunur. bölmələr. Buna görə də Fractus mütəxəssisləri onun “Peanodec” adlanan modifikasiyasını təklif etdilər (Şəkil 11).

Şəkil 11 - Peano əyrisinin modifikasiya variantı (“Peanodec”): a) birinci, b) ikinci c) üçüncü iterasiya

Koch topologiyası ilə antenaların perspektivli tətbiqi MIMO rabitə sistemləridir (bir çox giriş və çıxışı olan rabitə sistemləri). Belə rabitələrdə istifadəçi terminallarının antena massivlərini miniatürləşdirmək üçün Patras Universitetinin (Yunanıstan) Elektromaqnetizm Laboratoriyasının mütəxəssisləri tərs L-antenaya (ILA) fraktal oxşarlıq təklif etdilər. İdeyanın mahiyyəti Koch vibratorunu uzunluq nisbəti 2:1 olan seqmentlərə ayıran nöqtədə 90° əyilməkdən ibarətdir. ~2,4 Hz daşıyıcı tezliyi olan mobil rabitə üçün belə çap edilmiş antenanın ölçüləri 12,33×10,16 mm (~L/10ChL/12), bant genişliyi ~20% və səmərəlilik 93% təşkil edir.

Şəkil 12 - İki diapazonlu (2,45 və 5,25 GHz) antenna massivinin nümunəsi

Azimut radiasiya nümunəsi demək olar ki, vahiddir, qidalandırıcı giriş baxımından qazanc ~ 3,4 dB-dir. Düzdür, məqalədə qeyd olunduğu kimi, belə çap elementlərinin şəbəkənin bir hissəsi kimi işləməsi (Şəkil 12) bir elementlə müqayisədə onların səmərəliliyinin azalması ilə müşayiət olunur. Beləliklə, 2,4 GHz tezliyində 90 ° əyilmiş Koch monopolunun səmərəliliyi 93-dən 72% -ə, 5,2 GHz tezliyində isə 90-dan 80% -ə qədər azalır. Yüksək tezlikli diapazonlu antenaların qarşılıqlı təsiri ilə vəziyyət bir qədər yaxşıdır: 5,25 GHz tezliyində mərkəzi cüt antenaları təşkil edən elementlər arasında izolyasiya 10 dB təşkil edir. Müxtəlif diapazonlu bir cüt bitişik elementdə qarşılıqlı təsirə gəldikdə, siqnal tezliyindən asılı olaraq, izolyasiya 11 dB (2,45 GHz) ilə 15 dB (5,25 GHz tezlikdə) arasında dəyişir. Antenanın performansının pisləşməsinin səbəbi çap elementlərinin qarşılıqlı təsiridir.

Beləliklə, Koch qırıq xəttinə əsaslanan antena sisteminin bir çox müxtəlif parametrlərini seçmək imkanı dizayna daxili müqavimətin dəyəri və rezonans tezliklərinin paylanması üçün müxtəlif tələbləri təmin etməyə imkan verir. Bununla belə, rekursiv ölçü və antena xarakteristikalarının qarşılıqlı asılılığı yalnız müəyyən həndəsə üçün alına bildiyindən, digər rekursiv konfiqurasiyalar üçün nəzərdən keçirilən xassələrin etibarlılığı əlavə tədqiqat tələb edir.

3.3 Fraktal antenaların xarakteristikası

Şəkil 13 və ya 20-də göstərilən Koch fraktal antenası bərabərtərəfli başlanğıc rekursiya üçbucağından istifadə etməklə həyata keçirilə bilən variantlardan yalnız biridir, yəni. bucaq və onun əsasında (girinti bucağı və ya “giriş bucağı”) 60°-dir. Koch fraktalının bu versiyası adətən standart adlanır. Fraktalın modifikasiyalarını bu bucağın digər dəyərləri ilə istifadə etməyin mümkün olub-olmadığı ilə maraqlanmaq tamamilə təbiidir. Vinoy, başlanğıc üçbucağın bazasındakı bucağı antenanın dizaynını xarakterizə edən parametr kimi nəzərdən keçirməyi təklif etdi. Bu bucağı dəyişdirməklə siz müxtəlif ölçülü oxşar rekursiv əyriləri əldə edə bilərsiniz (Şəkil 13). Döngələr öz-özünə bənzərlik xüsusiyyətini saxlayır, lakin nəticədə xətt uzunluğu fərqli ola bilər, bu da antenanın xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. Vinoy ilk dəfə antenanın xassələri ilə ümumi vəziyyətdə asılılıq ilə müəyyən edilmiş ümumiləşdirilmiş Koch fraktal D ölçüsü arasındakı əlaqəni öyrəndi.

(1)

Göstərilmişdir ki, bucaq artdıqca fraktalın ölçüsü də artır və u>90°-də 2-yə yaxınlaşır.Qeyd etmək lazımdır ki, fraktal antenalar nəzəriyyəsində istifadə olunan ölçü anlayışı həndəsədə qəbul edilmiş anlayışlarla müəyyən qədər ziddiyyət təşkil edir. , burada bu tədbir yalnız sonsuz rekursiv obyektlərə şamil edilir.

Şəkil 13 - Fraktal generatorda üçbucağın təməlində a) 30° və b) 70° bucaqlı Kox əyrisinin qurulması

Ölçü artdıqca qırıq xəttin ümumi uzunluğu qeyri-xətti olaraq artır, əlaqə ilə müəyyən edilir:

(2)

burada L0 xətti dipolun uzunluğu, ucları arasındakı məsafə Kox qırıq xətti ilə eynidir, n iterasiya nömrəsidir. Altıncı iterasiyada u = 60 ° -dən u = 80 ° -ə keçid prefraktalın ümumi uzunluğunu dörd dəfədən çox artırmağa imkan verir. Gözlədiyiniz kimi, rekursiv ölçü ilə ilkin rezonans tezliyi, rezonansda daxili müqavimət və çoxzolaqlı xüsusiyyətlər kimi antenanın xüsusiyyətləri arasında birbaşa əlaqə var. Vinoy kompüter hesablamalarına əsaslanaraq, Koch dipolunun fk birinci rezonans tezliyinin prefraktal D ölçüsündən, iterasiya sayı n-dən və Koch qırıq xətti ilə eyni hündürlükdə olan düzxətli dipol fD-nin rezonans tezliyindən asılılığını əldə etdi ( ekstremal nöqtələrdə):

(3)

Şəkil 14 - Elektromaqnit dalğasının sızması effekti

Ümumi halda, birinci rezonans tezliyində Koch dipolunun daxili müqaviməti üçün aşağıdakı təxmini əlaqə etibarlıdır:

(4)

burada R0 xətti dipolun daxili müqavimətidir (D=1), baxılan halda 72 Ohm-a bərabərdir. (3) və (4) ifadələri rezonans tezliyinin və daxili müqavimətin tələb olunan dəyərləri ilə antenin həndəsi parametrlərini təyin etmək üçün istifadə edilə bilər. Koch dipolunun çoxzolaqlı xassələri də u bucağının dəyərinə çox həssasdır. Artımla rezonans tezliklərinin nominal dəyərləri yaxınlaşır və nəticədə onların müəyyən spektral diapazonda sayı artır (Şəkil 15). Üstəlik, iterasiya sayı nə qədər yüksək olarsa, bu yaxınlaşma bir o qədər güclüdür.

Şəkil 15 - Rezonans tezlikləri arasındakı intervalın daralmasının təsiri

Pensilvaniya Universitetində Koch dipolunun başqa bir mühüm aspekti - onun enerji təchizatının asimmetriyasının antenanın daxili müqavimətinin 50 Ohm-a yaxınlaşma dərəcəsinə təsiri öyrənildi. Xətti dipollarda qidalanma nöqtəsi çox vaxt asimmetrik olaraq yerləşir. Eyni yanaşma, daxili müqaviməti standart dəyərlərdən az olan Koch əyrisi şəklində fraktal antenna üçün istifadə edilə bilər. Beləliklə, üçüncü iterasiyada, qidalandırıcını mərkəzdə birləşdirərkən itkiləri nəzərə almadan standart Koch dipolunun (u = 60 °) daxili müqaviməti 28 Ohm təşkil edir. Fideri antenanın bir ucuna köçürməklə 50 ohm müqavimət əldə etmək olar.

İndiyə qədər nəzərdən keçirilən Koch qırıq xəttinin bütün konfiqurasiyaları rekursiv şəkildə sintez edilmişdir. Bununla belə, Vinaya görə, bu qaydanı pozarsanız, xüsusən də müxtəlif açıları göstərərək və? Hər yeni iterasiya ilə antenanın xüsusiyyətləri daha çox çevikliklə dəyişdirilə bilər. Bənzərliyi qorumaq üçün bucağı dəyişdirmək üçün müntəzəm bir sxem seçmək məsləhətdir. Məsələn, onu xətti qanuna uyğun olaraq dəyişdirin іn = иn-1 - Din·n, burada n iterasiya nömrəsidir, Di? - üçbucağın təməlində bucağın artımı. Sınıq xəttin qurulmasının bu prinsipinin bir variantı bucaqların aşağıdakı ardıcıllığıdır: birinci iterasiya üçün u1 = 20 °, ikinci üçün u2 = 10 ° və s. Bu vəziyyətdə vibratorun konfiqurasiyası ciddi şəkildə rekursiv olmayacaq, lakin bir iterasiyada sintez edilən bütün seqmentləri eyni ölçü və formaya sahib olacaqdır. Buna görə də, belə bir hibrid qırıq xəttin həndəsəsi özünə bənzəyən kimi qəbul edilir. Az sayda iterasiya ilə, mənfi Di artımı ilə birlikdə un bucağında kvadratik və ya digər qeyri-xətti dəyişiklik istifadə edilə bilər.

Nəzərdə tutulan yanaşma antenanın rezonans tezliklərinin paylanmasını və onun daxili müqavimətinin dəyərlərini təyin etməyə imkan verir. Bununla birlikdə, iterasiyalarda bucaq dəyərlərinin dəyişdirilməsi qaydasını yenidən təşkil etmək ekvivalent nəticə vermir. Qırılmış xəttin eyni hündürlüyü üçün eyni bucaqların müxtəlif kombinasiyaları, məsələn, u1 = 20°, u2 = 60° və u1 = 60°, u2 = 20° (Şəkil 16) prefraktalların eyni genişlənmiş uzunluğunu verir. Ancaq gözləniləndən fərqli olaraq, parametrlərin tam üst-üstə düşməsi rezonans tezliklərinin eyniliyini və antenaların çoxzolaqlı xüsusiyyətlərinin eyniliyini təmin etmir. Səbəb qırıq xəttin seqmentlərinin daxili müqavimətinin dəyişməsidir, yəni. Əsas rolu dirijorun ölçüsü deyil, konfiqurasiyası oynayır.

Şəkil 16 - Mənfi artım Dq (a), müsbət artım Dq (b) və Dq = 40°, 30°, 20° (c) mənfi artımla üçüncü təkrarlamanın ümumiləşdirilmiş Koch prefraktalları.

4. Fraktal antenaların nümunələri

4.1 Antena icmalı

Antena mövzuları müasir məlumat ötürülməsi nəzəriyyəsində ən perspektivli və əhəmiyyətli maraq doğuran mövzulardan biridir. Elmi inkişafın məhz bu sahəsini inkişaf etdirmək istəyi müasir texnoloji dünyada məlumat ötürmə sürətinə və üsullarına davamlı artan tələblərlə bağlıdır. Hər gün bir-birimizlə ünsiyyət quraraq, məlumatı bizim üçün elə təbii şəkildə - hava ilə ötürürük. Eyni şəkildə, elm adamları çoxsaylı kompüter şəbəkələrinə ünsiyyət qurmağı öyrətmək fikrini ortaya atdılar.

Nəticə bu sahədə yeni inkişafların meydana çıxması, onların kompüter avadanlığı bazarında təsdiqlənməsi və daha sonra standartların qəbulu oldu. simsiz ötürmə məlumat. Bu gün BlueTooth və WiFi kimi ötürmə texnologiyaları artıq təsdiqlənmiş və ümumiyyətlə qəbul edilmişdir. Lakin inkişaf orada dayanmır və dayana da bilməz, bazarın yeni tələbləri, yeni istəkləri meydana çıxır.

Texnologiyaların inkişaf etdirildiyi dövrdə o qədər heyrətamiz dərəcədə sürətli ötürmə sürətləri bu gün artıq bu inkişafların istifadəçilərinin tələb və istəklərinə cavab vermir. Bir neçə aparıcı inkişaf mərkəzləri fəaliyyətə başlayıb yeni layihə Artıq mövcud WiFi standartında kanalın genişləndirilməsinə əsaslanaraq sürəti artırmaq üçün WiMAX. Bütün bunlarda anten mövzusunun hansı yeri var?

Transmissiya kanalının genişləndirilməsi problemi mövcud olandan daha böyük sıxılma tətbiq etməklə qismən həll edilə bilər. Fraktal antenaların istifadəsi bu problemi daha yaxşı və səmərəli şəkildə həll edəcəkdir. Bunun səbəbi fraktal antenaların və tezlik seçici səthlərin və onlara əsaslanan həcmlərin unikal elektrodinamik xüsusiyyətlərə malik olmasıdır, yəni: genişzolaqlı, tezlik diapazonunda bant genişliklərinin təkrarlanması və s.

4.1.1 Cayley ağacının tikintisi

Cayley ağacı fraktal dəstlərin klassik nümunələrindən biridir. Onun sıfır iterasiyası verilmiş uzunluqda l olan düz xətt seqmentidir. Birinci və hər bir sonrakı tək iterasiya əvvəlki iterasiya ilə eyni uzunluqda l olan iki seqmentdən ibarətdir, əvvəlki təkrarlamanın seqmentinə perpendikulyar yerləşir ki, onun ucları seqmentlərin ortasına bağlansın.

Fraktalın ikinci və hər bir sonrakı cüt iterasiyası əvvəlki iterasiyaya perpendikulyar olaraq əvvəlki iterasiyanın uzunluğunun yarısı olan l/2 iki seqmentdir.

Cayley ağacının qurulmasının nəticələri Şəkil 17-də göstərilmişdir. Antenanın ümumi hündürlüyü 15/8l, eni isə 7/4l-dir.

Şəkil 17 - Cayley ağacının tikintisi

“Cayley Tree” antenasının hesablamaları və təhlili 6-cı dərəcəli Cayley Tree şəklində fraktal antenanın nəzəri hesablamaları aparılmışdır. Bu praktik problemi həll etmək üçün keçirici elementlərin elektrodinamik xüsusiyyətlərinin ciddi hesablanması üçün kifayət qədər güclü bir vasitə - EDEM proqramı istifadə edilmişdir. Bu proqramın güclü alətləri və istifadəçi dostu interfeysi onu bu səviyyəli hesablamalar üçün əvəzolunmaz edir.

Müəlliflər antenanın dizaynı, siqnalın qəbulu və ötürülməsinin rezonans tezliklərinin nəzəri dəyərlərini qiymətləndirmək və problemi EDEM proqram dili interfeysində təqdim etmək vəzifəsi ilə qarşılaşdılar. “Ceyley Tree” əsasında hazırlanmış fraktal antena Şəkil 18-də göstərilmişdir.

Daha sonra layihələndirilmiş fraktal antenaya müstəvi elektromaqnit dalğası göndərilmiş və proqram antenadan əvvəl və sonra sahənin yayılmasını hesablamış, fraktal antenanın elektrodinamik xüsusiyyətlərini hesablamışdır.

Müəlliflər tərəfindən aparılan "Cayley Tree" fraktal antennasının hesablamalarının nəticələri bizə aşağıdakı nəticələr çıxarmağa imkan verdi. Göstərilir ki, bir sıra rezonans tezlikləri əvvəlki tezlikdən təxminən iki dəfə çox təkrarlanır. Anten səthində cərəyan paylamaları müəyyən edilmişdir. Elektromaqnit sahəsinin həm tam ötürülməsi, həm də tam əks olunma sahələri tədqiq edilmişdir.

Şəkil 18 - 6-cı dərəcəli Cayley ağacı

4 .1.2 Multimedia antenası

Miniatürləşdirmə bütün planetdə sürətlə irəliləyir. Lobya taxılının ölçüsündə kompüterlərin meydana çıxmasına az qalıb, lakin bu arada Fractus şirkəti ölçüləri düyü dənəsindən kiçik olan antenanı diqqətimizə çatdırır (Şəkil 19).

Şəkil 19 - Fraktal antenna

Micro Reach Xtend adlanan yeni məhsul 2,4 GHz tezliyində işləyir və dəstəkləyir simsiz texnologiyalar Wi-Fi və Bluetooth, eləcə də digər daha az populyar standartlar. Cihaz patentləşdirilmiş fraktal antena texnologiyalarına əsaslanır və onun sahəsi cəmi 3,7 x 2 mm-dir. Tərtibatçıların fikrincə, kiçik antenna yaxın gələcəkdə istifadə edəcəyi multimedia məhsullarının ölçüsünü azaltmağa və ya bir cihaza daha çox imkanları cəmləşdirməyə imkan verəcək.

Televiziya stansiyaları 50-900 MHz diapazonunda siqnalları ötürür, bu siqnallar ötürücü antenadan bir çox kilometr məsafədə etibarlı şəkildə qəbul edilir. Məlumdur ki, yüksək tezlikli titrəyişlər binalardan və müxtəlif maneələrdən, sadəcə olaraq onların ətrafında əyilən aşağı tezliklilərdən daha pis keçir. Bu səbəbdən Wi-Fi texnologiyası istifadə olunur ənənəvi sistemlər simsiz rabitə və 2,4 GHz-dən yuxarı tezliklərdə işləyən, yalnız 100 m-dən çox olmayan məsafədə siqnal qəbulunu təmin edir.Qabaqcıl Wi-Fi texnologiyasına qarşı bu cür ədalətsizliyə, əlbəttə ki, TV istehlakçılarına zərər vermədən tezliklə son qoyulacaq. Gələcəkdə Wi-Fi texnologiyası əsasında yaradılan qurğular işləyən telekanallar arasında tezliklərdə işləyəcək və bununla da etibarlı qəbulun diapazonu artacaq. Televiziyanın işinə mane olmamaq üçün Wi-Fi sistemlərinin hər biri (ötürücü və qəbuledici) efirdə toqquşmaların qarşısını alaraq daim yaxınlıqdakı tezlikləri skan edəcək. Daha geniş tezlik diapazonuna keçərkən, həm yüksək, həm də yüksək tezliklərdən siqnalları eyni dərəcədə yaxşı qəbul edə bilən bir antena ehtiyacı yaranır. aşağı tezliklər. Adi qamçı antenaları bu tələblərə cavab vermir, çünki Onlar, uzunluğuna uyğun olaraq, müəyyən bir dalğa uzunluğunun tezliklərini seçici şəkildə qəbul edirlər. Geniş tezlik diapazonunda siqnalları qəbul etmək üçün uyğun olan antenna fraktal şəklinə malik fraktal antena adlanır - hansı böyüdücü ilə baxmağımızdan asılı olmayaraq eyni görünən bir quruluşdur. Fraktal antena, bir-birinə bükülmüş müxtəlif uzunluqdakı çoxlu pin antenalarından ibarət bir quruluş kimi davranır.

4.1.3 “Sınıq” antena

Amerikalı mühəndis Nathan Cohen təxminən on il əvvəl evdə həvəskar radio stansiyası yığmaq qərarına gəldi, lakin gözlənilməz bir çətinliklə qarşılaşdı. Onun mənzili Bostonun mərkəzində yerləşirdi və şəhər hakimiyyəti binadan kənarda antena yerləşdirməyi qəti qadağan edib. Radio həvəskarının bütün sonrakı həyatını alt-üst edən bir həll gözlənilmədən tapıldı.

Ənənəvi formalı antena düzəltmək əvəzinə, Cohen alüminium folqa parçası götürdü və onu Koch əyrisi kimi tanınan riyazi obyektin formasına kəsdi. 1904-cü ildə alman riyaziyyatçısı Helqa fon Kox tərəfindən kəşf edilən bu əyri fraktaldır, çoxmərhələli Çin paqodasının damı kimi bir-birindən çıxan sonsuz azalan üçbucaqlar silsiləsi kimi görünən qırıq xəttdir. Bütün fraktallar kimi, bu əyri “özünə bənzəyir”, yəni hər hansı ən kiçik seqmentdə eyni görünüşə malikdir və özünü təkrarlayır. Belə əyrilər sadə bir əməliyyatın sonsuz təkrarlanması ilə qurulur. Xətt bərabər seqmentlərə bölünür və hər seqmentdə üçbucaq (von Koch üsulu) və ya kvadrat (Herman Minkowski üsulu) şəklində bir əyilmə aparılır. Sonra, ortaya çıxan rəqəmin hər tərəfində, oxşar kvadratlar və ya üçbucaqlar, lakin daha kiçik ölçülü, öz növbəsində bükülür. Quraşdırmanı sonsuza qədər davam etdirərək, hər bir nöqtədə "qırıq" olan bir əyri əldə edə bilərsiniz (Şəkil 20).

Şəkil 20 - Kox və Minkovski əyrisinin qurulması

Koch əyrisinin qurulması - ilk fraktal obyektlərdən biridir. Sonsuz düz xəttdə uzunluğu l olan seqmentlər fərqlənir. Hər bir seqment üç bərabər hissəyə bölünür və ortasında tərəfi l/3 olan bərabərtərəfli üçbucaq qurulur. Sonra proses təkrarlanır: tərəfləri l/9 olan üçbucaqlar l/3 seqmentlər üzərində, tərəfləri l/27 olan üçbucaqlar və s. Bu əyrinin özünəbənzərliyi və ya miqyasının dəyişməzliyi var: onun elementlərinin hər biri azaldılmış formada əyrinin özünü təkrarlayır.

Minkowski fraktalı Kox əyrisinə bənzər şəkildə qurulmuşdur və eyni xüsusiyyətlərə malikdir. Onu qurarkən, üçbucaqlar sistemi əvəzinə düz bir xətt üzərində - sonsuz azalan ölçülərdə "düzbucaqlı dalğalar" üzərində menderslər qurulur.

Kox əyrisini qurarkən, Koen özünü yalnız iki və ya üç addımla məhdudlaşdırdı. Sonra o, rəqəmi kiçik bir kağız parçasına yapışdırdı, qəbulediciyə yapışdırdı və onun adi antenalardan pis işləmədiyini görəndə təəccübləndi. Sonradan məlum oldu ki, onun ixtirası hazırda kütləvi şəkildə istehsal olunan prinsipcə yeni tipli antenaların yaradıcısı oldu.

Bu antenalar çox yığcamdır: korpusa quraşdırılmış mobil telefon üçün fraktal antena adi sürüşmə ölçüsünə malikdir (24 x 36 mm). Bundan əlavə, onlar geniş tezlik diapazonunda işləyirlər. Bütün bunlar eksperimental olaraq aşkar edilmişdir; Fraktal antenalar nəzəriyyəsi hələ mövcud deyil.

Minkowski alqoritmindən istifadə edərək ardıcıl addımlar silsiləsi ilə edilən fraktal antenanın parametrləri çox maraqlı şəkildə dəyişir. Düz bir antena "kvadrat dalğa" şəklində əyilmişsə - menderes, onun qazancı artacaq. Anten qazancının bütün sonrakı mendersləri dəyişmir, lakin qəbul etdiyi tezliklərin diapazonu genişlənir və antenanın özü daha yığcam olur. Doğrudur, yalnız ilk beş və ya altı addım təsirli olur: dirijoru daha da əymək üçün onun diametrini azaltmalı olacaqsınız və bu, antenin müqavimətini artıracaq və qazanc itkisinə səbəb olacaqdır.

Bəziləri nəzəri problemlər üzərində beynini qarışdırsa da, digərləri ixtiranı praktikada fəal şəkildə tətbiq edir. Hazırda Boston Universitetinin professoru və Fraktal Antenna Sistemlərinin baş texniki müfəttişi Natan Koenin sözlərinə görə, “bir neçə ildən sonra fraktal antenalar mobil və radio telefonlarının və bir çox digər simsiz rabitə cihazlarının ayrılmaz hissəsinə çevriləcək”.

fraktal anten massivi

4.2 Fraktal antenaların tətbiqi

Bu gün rabitədə istifadə edilən bir çox anten dizaynları arasında məqalənin başlığında qeyd olunan antenanın növü nisbətən yenidir və məlum həllərdən əsaslı şəkildə fərqlənir. Fraktal strukturların elektrodinamikasını araşdıran ilk nəşrlər 20-ci əsrin 80-ci illərində ortaya çıxdı. Bu başlanğıcdır praktik istifadə Antena texnologiyasında fraktal istiqamət 10 ildən çox əvvəl Amerika mühəndisi, hazırda Boaon Universitetinin professoru və Fractal Antenna Systems şirkətinin baş texniki müfəttişi Nathan Cohen tərəfindən başlamışdır. Boston şəhərinin mərkəzində yaşayaraq, şəhər hökumətinin açıq hava antenalarının quraşdırılmasına qadağasından keçmək üçün o, həvəskar radiostansiyanın antennasını alüminium folqadan hazırlanmış dekorativ fiqur kimi maskalamaq qərarına gəlib. Əsas olaraq o, həndəsədə məlum olan Kox əyrisini götürdü (Şəkil 20), təsviri 1904-cü ildə İsveç riyaziyyatçısı Niels Fabian Helge von Koch (1870-1924) tərəfindən təklif edilmişdir.

Oxşar sənədlər

Ötürücü antenaların konsepsiyası və iş prinsipi və onların şüalanma sxemləri. Fraktal antenalar üçün ölçülərin və rezonans tezliklərin hesablanması. Koch fraktalına əsaslanan çap edilmiş mikrostripli antenanın dizaynı və tel tipli antenaların 10 prototipi.

dissertasiya, 02/02/2015 əlavə edildi


Fraktal antenaların inkişafı. Fraktal antenanın qurulması üsulları və iş prinsipləri. Peano əyrisinin qurulması. Fraktal düzbucaqlı qırıq antenanın formalaşması. Dual-band antenna massivi. Fraktal tezlik seçici səthlər.

dissertasiya, 26/06/2015 əlavə edildi


Aktiv fazalı massiv antenalarının qəbuledici modulunun blok diaqramı. Antenanın kənarında həyəcanlanmanın nisbi azalmasının hesablanması. Qəbul edən fazalı massiv antenalarının enerji potensialı. Şüa hizalama dəqiqliyi. Emitentin seçilməsi və hesablanması.

kurs işi, 11/08/2014 əlavə edildi


Antenna-Servis MMC-nin fəaliyyəti ilə tanışlıq: yerüstü və peyk antena sistemlərinin quraşdırılması və istismara verilməsi, telekommunikasiya şəbəkələrinin layihələndirilməsi. ümumi xüsusiyyətlər peyk antenalarının əsas xassələri və tətbiq sahələri.

dissertasiya, 05/18/2014 əlavə edildi


Mobil rabitə sistemləri üçün antenaların növləri və təsnifatı. Spesifikasiyalar antenalar KP9-900. Antenanın səmərəliliyinin əsas itkisi cihazın iş vəziyyətindədir. Mobil rabitə sistemləri üçün antenaların hesablanması üsulları. MMANA antena modelləşdiricisinin xüsusiyyətləri.

kurs işi, 10/17/2014 əlavə edildi


Anten massivlərinin paylama sxemlərində mikrodalğalı cihazların növləri. Parçalanma üsulu əsasında mikrodalğalı cihazların layihələndirilməsi. Çox elementli mikrodalğalı cihazların sintezinin avtomatlaşdırılmış və parametrik növləri üçün "Model-S" proqramı ilə işləmək.

test, 10/15/2011 əlavə edildi


Antenna nəzəriyyəsinin əsas vəzifələri və bu cihazın xüsusiyyətləri. Maksvell tənlikləri. Sərhədsiz məkanda elektrik dipol sahəsi. Fərqli xüsusiyyətlər vibrator və apertura antenaları. Barmaqlıqların amplitudasına nəzarət üsulları.

tutorial, 27/04/2013 əlavə edildi


Radiator kimi silindrik spiral antenası olan xətti massiv. Yüksək keyfiyyətli antenanın işləməsini təmin etmək üçün antena massivlərinin istifadəsi. Şaquli skan edən anten massivinin dizaynı. Tək emitentin hesablanması.

kurs işi, 28/11/2010 əlavə edildi


Yaratma üsulları səmərəli antenalar. Xətti antena sırası. Optimal hərəkət edən dalğa antenası. İstiqamət əmsalı. Düz anten massivləri. Şüalanan elementin giriş empedansı. Bərabər məsafədə olmayan barmaqlıqların xüsusiyyətləri və tətbiqi.

kurs işi, 08/14/2015 əlavə edildi


Antenaların həm radiasiya, həm də elektromaqnit dalğalarının qəbulu üçün istifadəsi. Müxtəlif antenaların geniş çeşidi var. Çubuq dielektrik antenalardan yığılmış çubuqlu dielektrik antenaların xətti massivinin dizaynı.