Фракталды теледидар антеннасының суреті. DIY фракталдық антенналар. HF және VHF антенналары
Жақсы жұмысыңызды білім қорына жіберу оңай. Төмендегі пішінді пайдаланыңыз
Білім қорын оқу мен жұмыста пайдаланатын студенттер, аспиранттар, жас ғалымдар сізге шексіз алғысын білдіреді.
http://www.allbest.ru/ сайтында жарияланған
Кіріспе
Антенна – таратуға немесе қабылдауға арналған радиоқұрылғы электромагниттік толқындар. Антенна радиотолқындарды шығарумен немесе қабылдаумен байланысты кез келген радиотехникалық жүйенің маңызды элементтерінің бірі болып табылады. Мұндай жүйелерге: радиобайланыс жүйелері, радиохабар тарату, теледидар, радиобасқару, радиорелелік байланыс, радиолокациялық, радиоастрономия, радионавигация және т.б.
Құрылымдық жағынан антенна сымдардан, металл беттерден, диэлектриктерден және магнитодиэлектриктерден тұрады. Антеннаның мақсаты радиобайланыстың жеңілдетілген диаграммасымен суреттелген. Пайдалы сигнал арқылы модуляцияланатын және генератор жасаған жоғары жиілікті электромагниттік тербелістер жіберуші антенна арқылы электромагниттік толқындарға түрленеді және ғарышқа сәулеленеді. Әдетте, электромагниттік толқындар таратқыштан антеннаға тікелей емес, электр желісінің (электромагниттік толқын беру желісі, фидер) көмегімен беріледі.
Бұл жағдайда онымен байланысты электромагниттік толқындар фидер бойымен таралады, олар антенна арқылы бос кеңістіктің диверсиялық электромагниттік толқындарына айналады.
Қабылдау антеннасы бос радиотолқындарды қабылдап, оларды фидер арқылы қабылдағышқа берілетін байланысқан толқындарға түрлендіреді. Антеннаның қайтымдылық принципіне сәйкес, бұл антенна қабылдау режимінде жұмыс істегенде, жіберу режимінде жұмыс істейтін антеннаның қасиеттері өзгермейді.
Қозу үшін антенналарға ұқсас құрылғылар да қолданылады электромагниттік тербелісВ әртүрлі түрлерітолқын өткізгіштер және көлемдік резонаторлар.
1. Антенналардың негізгі сипаттамалары
1.1 Антенналардың негізгі параметрлері туралы қысқаша ақпарат
Антенналарды таңдау кезінде олардың негізгі сипаттамалары салыстырылады: жұмыс жиілігі диапазоны (өткізу жолағы), күшейту, сәулелену үлгісі, кіріс кедергісі, поляризация. Сандық түрде, антеннаның Ga артуы берілген антенна қабылдайтын сигнал қуатының қанша рет екенін көрсетеді көбірек қуатең қарапайым антеннамен қабылданған сигнал – кеңістіктегі бір нүктеде орналастырылған жарты толқынды вибратор (изотропты эмитент). Артықшылық дБ немесе дБ децибелмен көрсетіледі. Жоғарыда анықталған, дБ немесе дБд деп белгіленген күшейту (диполь немесе жартылай толқынды вибраторға қатысты) мен изотропты радиаторға қатысты, ISO dBi немесе дБ деп белгіленген күшейту арасында айырмашылық жасалуы керек. Кез келген жағдайда ұқсас мәндерді салыстыру қажет. Жоғары кірісі бар антеннаның болғаны жөн, бірақ күшейтуді арттыру әдетте оның дизайны мен өлшемдерінің күрделілігін арттыруды талап етеді. Жоғары кірісі бар қарапайым шағын өлшемді антенналар жоқ. Антеннаның сәулелену үлгісі (RP) антеннаның сигналдарды қалай қабылдайтынын көрсетеді әртүрлі бағыттар. Бұл жағдайда антенна үлгісін көлденең және тік жазықтықта қарастыру қажет. Кез келген жазықтықтағы жан-жақты антенналардың шеңбер түріндегі үлгісі бар, яғни антенна барлық жағынан сигналдарды бірдей қабылдай алады, мысалы, көлденең жазықтықтағы тік шыбықтың сәулелену үлгісі. Бағытталған антенна бір немесе бірнеше үлгілі лобтардың болуымен сипатталады, олардың ең үлкені негізгі деп аталады. Әдетте, негізгі лобқа қосымша, артқы және бүйірлік лобтар бар, олардың деңгейі негізгі лобқа қарағанда айтарлықтай төмен, бұл соған қарамастан антеннаның жұмысын нашарлатады, сондықтан олар өз деңгейін мүмкіндігінше төмендетуге тырысады. .
Антеннаның кіріс кедергісі лездік кернеу мәндерінің антеннаны беру нүктелеріндегі сигнал тоғына қатынасы ретінде қарастырылады. Егер сигналдың кернеуі мен тогы фазада болса, онда қатынас нақты мән болып табылады және кіріс кедергісі таза белсенді болады. Фазалар ауысқанда, белсенді компоненттен басқа, ток фазасының кернеуден артта қалуына немесе оны алға жылжытуына байланысты реактивті компонент - индуктивті немесе сыйымдылық пайда болады. Кіріс кедергісі қабылданған сигналдың жиілігіне байланысты. Көрсетілген негізгі сипаттамаларға қосымша, антенналардың бірқатар басқа маңызды параметрлері бар, мысалы, SWR (тұрақты толқындар қатынасы), көлденең поляризация деңгейі, жұмыс температурасының диапазоны, жел жүктемелері және т.б.
1.2 Антеннаның классификациясы
Антенналарды әртүрлі критерийлер бойынша жіктеуге болады: кең жолақты принцип бойынша сәулелену элементтерінің сипаты бойынша (сызықтық токтары бар антенналар немесе вибраторлық антенналар, апертура арқылы шығаратын антенналар - апертуралық антенналар, жер үсті антенналар); антенна қолданылатын радиотехникалық жүйенің түрі бойынша (радиобайланысқа арналған антенналар, радиохабар тарату, теледидар және т.б. үшін). Біз диапазон классификациясын ұстанамыз. Бірдей (типті) сәулелену элементтері бар антенналар әртүрлі толқын диапазондарында өте жиі қолданылғанымен, олардың дизайны әртүрлі; Бұл антенналардың параметрлері мен оларға қойылатын талаптар да айтарлықтай ерекшеленеді.
Төмендегі толқын диапазондарының антенналары қарастырылады (диапазондардың атаулары «Радиотехникалық ережелердің» ұсынымдарына сәйкес берілген; әдебиетте антенна-фидер құрылғылары туралы кеңінен қолданылатын атаулар жақшада көрсетілген): мириаметр (ультра -ұзын) толқындар (); километрлік (ұзындық) толқындар (); гектометрлік (орташа) толқындар (); декаметрлік (қысқа) толқындар (); метртолқындар(); дециметрлік толқындар (); сантиметрлік толқындар(); миллиметрлік толқындар (). Соңғы төрт жолақ кейде «ультра қысқа толқындар» (VHF) деген жалпы атаумен біріктіріледі.
1.2.1 Антенна жолақтары
Соңғы жылдары радиобайланыс және хабар тарату нарығында әртүрлі сипаттамаларға ие әртүрлі мақсаттарға арналған көптеген жаңа байланыс жүйелері пайда болды. Пайдаланушылардың көзқарасы бойынша, радиобайланыс жүйесін немесе хабар тарату жүйесін таңдағанда, ең алдымен байланыс (хабар тарату) сапасына, сондай-ақ осы жүйені (пайдаланушы терминал) пайдаланудың қарапайымдылығына назар аударылады, ол өлшемдері, салмағы, пайдаланудың қарапайымдылығы және қосымша функциялар тізімі. Барлық осы параметрлер антенна құрылғыларының түрі мен дизайнымен және қарастырылатын жүйенің антенна-фидер жолының элементтерімен айтарлықтай анықталады, онсыз радиобайланысты елестету мүмкін емес. Өз кезегінде, антенналардың дизайны мен тиімділігін анықтаушы фактор олардың жұмыс жиілігі диапазоны болып табылады.
Жиілік диапазондарының қабылданған жіктелуіне сәйкес бір-бірінен түбегейлі айырмашылығы бар антенналардың бірнеше үлкен кластары (топтары) бөлінеді: ультра ұзын толқынды (VLF) және ұзын толқынды (LW) диапазондарының антенналары; орта толқынды (MF) антенналар; қысқа толқынды (HF) антенналар; ультра қысқа толқынды (VHF) антенналар; микротолқынды антенналар.
Жеке байланыс қызметтерін көрсету, радио және теледидар хабарларын тарату тұрғысынан соңғы жылдары ең танымал болып HF, VHF және микротолқынды радио жүйелері болып табылады, олардың антенналық құрылғылары төменде талқыланады. Айта кету керек, антенна бизнесінде жаңа нәрсе ойлап табу мүмкін емес болып көрінгенімен, соңғы жылдары жаңа технологиялар мен принциптерге сүйене отырып, классикалық антенналарға айтарлықтай жақсартулар енгізілді және бұрынғыдан түбегейлі ерекшеленетін жаңа антенналар әзірленді. қазіргі заманғы радиожүйелерде қолданылатын антенналық құрылғылар түрлерінің санының айтарлықтай өсуіне әкелетін конструкциясы, өлшемі, негізгі сипаттамалары және т.б. бойынша бар.
Кез келген радиобайланыс жүйесінде тек жіберуге, жіберуге және қабылдауға немесе тек қабылдауға арналған антенналық құрылғылар болуы мүмкін.
Жиілік диапазондарының әрқайсысы үшін бағытты және бағытсыз (көп бағытты) әрекеті бар радиоқұрылғылардың антенналық жүйелерін ажырату қажет, бұл өз кезегінде құрылғының мақсатымен (байланыс, хабар тарату және т.б.) анықталады. , құрылғымен шешілетін тапсырмалар (хабарландыру, байланыс, хабар тарату және т.б.) d.). Тұтастай алғанда, антенналардың бағыттылығын арттыру үшін (сәулелену үлгісін тарылту үшін) қарапайым радиаторлардан (антенналардан) тұратын антенналық массивтерді қолдануға болады, олар фазалардың белгілі бір жағдайында олардың бағытында қажетті өзгерістерді қамтамасыз ете алады. кеңістіктегі антенна сәулесі (антеннаның сәулелену үлгісінің орнын бақылауды қамтамасыз ету). Әрбір диапазонда тек белгілі бір жиілікте жұмыс істейтін антенналық құрылғыларды (бір жиілікті немесе тар жолақты) және жиіліктердің жеткілікті кең диапазонында (кең жолақты немесе кең жолақты) жұмыс істейтін антенналарды ажыратуға болады.
1.3 Антенна массивтерінің сәулеленуі
Тәжірибеде жиі талап етілетін сәулеленудің жоғары бағытын алу үшін дірілдеткіштер, саңылаулар, толқын өткізгіштердің ашық ұштары және басқалары сияқты кеңістікте белгілі бір жолмен орналасқан және қажетті токтармен қоздырылатын әлсіз бағытталған антенналар жүйесін пайдалануға болады. амплитудалық және фазалық қатынас. Бұл жағдайда жалпы бағыттылық, әсіресе эмитенттердің үлкен санымен, негізінен, бүкіл жүйенің жалпы өлшемдерімен және әлдеқайда аз дәрежеде жеке эмитенттердің жеке бағытталған қасиеттерімен анықталады.
Мұндай жүйелерге антенналық массивтер (AR) жатады. Әдетте, AR – кеңістікте бірдей бағытталған және белгілі бір заң бойынша орналасқан бірдей сәуле шығаратын элементтер жүйесі. Элементтердің орналасуына қарай сызықтық, беттік және көлемдік торлар бөлінеді, олардың ішінде ең көп таралғандары түзу сызықты және жазық АР болып табылады. Кейде сәулелену элементтері дөңгелек доғаның бойымен немесе AR орналасқан объектінің пішінімен сәйкес келетін қисық беттерде орналасады (конформды AR).
Ең қарапайымы – сызықтық массив, онда сәулелену элементтері бір-бірінен бірдей қашықтықта (бірдей қашықтықта орналасқан массив) массив осі деп аталатын түзу сызық бойымен орналасқан. Эмитенттердің фазалық центрлерінің арасындағы d арақашықтықты тор қадамы деп атайды. Сызықтық АР өзінің тәуелсіз маңыздылығынан басқа, көбінесе АР-ның басқа түрлерін талдауға негіз болады.
2 . Перспективті антенна құрылымдарын талдау
2.1 HF және VHF антенналары
1-сурет - Базалық станция антеннасы
Қазіргі уақытта ЖЖ және УЖЖ диапазондарында әртүрлі мақсаттағы радиожүйелердің үлкен саны жұмыс істейді: байланыс (радиорелейлік, ұялы, транкингтік, спутниктік және т.б.), радиохабар тарату, телехабар тарату. Конструкциясы мен сипаттамалары бойынша осы жүйелердің барлық антенналық құрылғыларын екі негізгі топқа бөлуге болады - стационарлық құрылғылардың антенналары және мобильді құрылғылардың антенналары. Стационарлық антенналарға базалық байланыс станцияларының антенналары, қабылдағыш теледидар антенналары, радиорелелік байланыс желілерінің антенналары, ал жылжымалы антенналарға жеке байланыс пайдаланушы терминалдарының антенналары, автомобиль антенналары, киілетін (портативті) радиостанцияларға арналған антенналар.
Базалық станцияның антенналары негізінен көлденең жазықтықта көп бағытты болады, өйткені олар негізінен қозғалатын объектілермен байланысты қамтамасыз етеді. Ең көп қолданылатын тік поляризациялық қамшы антенналары дизайнының қарапайымдылығы мен жеткілікті тиімділігіне байланысты «Ground Plane» («GP») түрі болып табылады. Мұндай антенна l жұмыс толқын ұзындығына сәйкес таңдалған ұзындығы L тік шыбықтар болып табылады, үш немесе одан да көп қарсы салмағы бар, әдетте мачтаға орнатылады (1-сурет).
L түйреуіштердің ұзындығы l/4, l/2 және 5/8л, ал қарсы салмақтар 0,25л-ден 0,1л-ге дейін өзгереді. Антеннаның кіріс кедергісі қарсы салмақ пен діңгек арасындағы бұрышқа байланысты: бұл бұрыш неғұрлым аз болса (қарсы салмақтар діңгекке соғұрлым көп басылады), соғұрлым үлкен қарсылық болады. Атап айтқанда, L = l/4 бар антенна үшін 50 Ом кіріс кедергісі 30°...45° бұрышта қол жеткізіледі. Мұндай антеннаның тік жазықтықтағы сәулелену үлгісі көкжиекке 30 ° бұрышта максимумға ие. Антеннаның күшеюі тік жарты толқынды дипольдің күшейтуіне тең. Бұл дизайнда, алайда, түйреуіш пен діңгек арасында ешқандай байланыс жоқ, бұл талап етеді қосымша пайдалануантеннаны найзағайдан және статикалық электр тогынан қорғау үшін қысқа тұйықталған кабельдік кабель ұзындығы л/4.
Ұзындығы L = l/2 антеннаға қарсы салмақтар қажет емес, олардың рөлін мачта атқарады және оның тік жазықтықтағы үлгісі көкжиекке көбірек басылады, бұл оның ауқымын арттырады. Бұл жағдайда кіріс кедергісін төмендету үшін жоғары жиілікті трансформатор қолданылады, ал түйреуіш негізі сәйкес трансформатор арқылы жерге тұйықталған діңгекке қосылады, ол найзағайдан қорғау және статикалық электр қуатын автоматты түрде шешеді. Жарты толқынды дипольмен салыстырғанда антеннаның күшеюі шамамен 4 дБ құрайды.
Қалааралық байланыс үшін «GP» антенналарының ең тиімдісі L = 5/8л антенна болып табылады. Ол жарты толқынды антеннадан сәл ұзағырақ, ал фидер кабелі вибратордың негізінде орналасқан сәйкес индуктивтілікке қосылған. Қарсы салмақтар (кемінде 3) көлденең жазықтықта орналасқан. Мұндай антеннаның күшейту коэффициенті 5-6 дБ, максималды DP көлденеңінен 15 ° бұрышта орналасады, ал түйреуіштің өзі сәйкес катушка арқылы мачтаға жерге тұйықталған. Бұл антенналар жарты толқынды антенналарға қарағанда тар, сондықтан мұқият реттеуді қажет етеді.
2-сурет - Жарты толқынды вибратор антеннасы
3-сурет - Жартылай толқынды вибратордың ромбты антеннасы
Көптеген базалық антенналар шатырларға орнатылады, бұл олардың жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін, сондықтан мыналарды ескеру қажет:
Антенна негізін шатырдың жазықтығынан 3 метрден кем емес орналастырған жөн;
Антеннаның жанында металл заттар немесе құрылымдар болмауы керек (теледидар антенналары, сымдар және т.б.);
Антенналарды мүмкіндігінше жоғары орнатқан жөн;
Антеннаның жұмысы басқа базалық станцияларға кедергі жасамауы керек.
Тұрақты радиобайланысты орнатуда қабылданған (шығарылатын) сигналдың поляризациясы маңызды рөл атқарады; ұзақ қашықтыққа таралу арқылы беттік толқынкөлденең поляризациямен айтарлықтай аз әлсіреуді бастан кешіреді, содан кейін қалааралық радиобайланыс үшін, сондай-ақ теледидарды тарату үшін көлденең поляризациясы бар антенналар қолданылады (дірілдеткіштер көлденең орналасқан).
Бағытталған антенналардың ең қарапайымы жарты толқынды вибратор болып табылады. Симметриялық жарты толқынды вибратор үшін оның екі бірдей қолының жалпы ұзындығы шамамен l/2 (0,95 л/2) тең, сәулелену үлгісі көлденең жазықтықта сегіздік фигура және вертикальда шеңбер пішініне ие. ұшақ. Жоғарыда айтылғандай, шама өлшем бірлігі ретінде қабылданады.
Егер мұндай антеннаның вибраторлары арасындағы бұрыш б-ге тең болса<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.
V-типті екі антеннаны олардың үлгілері жинақталатындай етіп қосқанда, ромбты антенна алынады, онда бағыттау әлдеқайда айқын болады (3-сурет).
Алмаздың жоғарғы жағына қосу кезінде қуат нүктелеріне қарама-қарсы Rn жүктеме резисторы, таратқыш қуатының жартысына тең диссипациялық қуат, үлгінің артқы бөлігін 15...20 дБ басуға қол жеткізіледі. Көлденең жазықтықтағы негізгі лобтың бағыты а диагональімен сәйкес келеді. Тік жазықтықта негізгі лоб көлденең бағытталған.
Ең жақсы салыстырмалы қарапайым бағытталған антенналардың бірі «қос шаршы» контурлы антенна болып табылады, оның күшейту коэффициенті 8...9 дБ, өрнектің артқы лобының басылуы 20 дБ кем емес, поляризациясы тік.
4-сурет - Толқындық арна антеннасы
Ең кең таралған, әсіресе VHF диапазонында, «толқындық арна» түріндегі антенналар (шетел әдебиетінде - Уда-Яги антенналары), өйткені олар өте ықшам және салыстырмалы түрде шағын өлшемдері бар үлкен Ga мәндерін қамтамасыз етеді. Бұл түрдегі антенналар элементтердің жиынтығы болып табылады: белсенді - вибратор және пассивті - шағылыстырғыш және бір жалпы жебеге орнатылған бірнеше директорлар (4-сурет). Мұндай антенналар, әсіресе элементтер саны көп, өндіру кезінде мұқият баптауды қажет етеді. Үш элементті антенна үшін (вибратор, рефлектор және бір режиссер) негізгі сипаттамаларға қосымша конфигурациясыз қол жеткізуге болады.
Бұл түрдегі антенналардың күрделілігі сонымен қатар антеннаның кіріс кедергісі пассивті элементтердің санына байланысты және антеннаның конфигурациясына айтарлықтай тәуелді болады, сондықтан әдебиетте көбінесе антеннаның нақты мәні көрсетілмейді. мұндай антенналардың кіріс кедергісі. Атап айтқанда, кіріс кедергісі шамамен 300 Ом болатын Pistolkors контурлы вибраторын вибратор ретінде пассивті элементтер санының ұлғаюымен пайдаланған кезде антеннаның кіріс кедергісі азаяды және 30-50 мәндерге жетеді. Ом, бұл фидермен сәйкес келмеуге әкеледі және қосымша сәйкестендіруді қажет етеді. Пассивті элементтер санының ұлғаюымен антенна үлгісі тарылады және күшейту артады, мысалы, үш элементті және бес элементті антенналар үшін күшейтулер 5...6 дБ және 8...9 дБ болады. үлгінің негізгі сәулесінің ені тиісінше 70º және 50º.
«Толқын арнасы» типті антенналармен салыстырғанда кең жолақты және реттеуді қажет етпейтін антенналар бір-бірінен бірдей қашықтықта орналасқан барлық вибраторлар белсенді және жинау сызығына қосылған жылжымалы толқын антенналары (AWA) болып табылады (5-сурет). Олар қабылдайтын сигнал энергиясы жинау желісінде дерлік фазада қосылады және фидерге түседі. Мұндай антенналардың күшейту коэффициенті жинау сызығының ұзындығымен анықталады, осы ұзындықтың қабылданған сигналдың толқын ұзындығына қатынасына пропорционалды және дірілдеткіштердің бағыттық қасиеттеріне байланысты. Атап айтқанда, қажетті жиілік диапазонына сәйкес келетін және жинау сызығына 60 ° бұрышта орналасқан әртүрлі ұзындықтағы алты вибраторы бар ABC үшін күшейту жұмыс диапазонында 4 дБ-ден 9 дБ-ге дейін, ал кері сәулелену деңгейі. 14 дБ төмен.
5-сурет - Жылжымалы толқын антеннасы
6-сурет - Логарифмдік периодты құрылымы бар антенна немесе журналдық мерзімді антенна
Қарастырылатын антенналардың бағыттық қасиеттері қабылданған сигналдың толқын ұзындығына байланысты өзгереді. Кең жиілік диапазонында өрнектің тұрақты пішіні бар антенналардың кең таралған түрлерінің бірі құрылымның логарифмдік периодтылығы бар антенналар немесе лог-периодтық антенналар (LPA) болып табылады. Олардың ауқымы кең: қабылданған сигналдың максималды толқын ұзындығы минимумнан 10 еседен асады. Сонымен қатар, антеннаның фидермен жақсы сәйкестігі бүкіл жұмыс диапазонында қамтамасыз етіледі және пайда іс жүзінде өзгеріссіз қалады. LPA жинау сызығы әдетте бірінің үстіне бірі орналасқан екі өткізгіш арқылы қалыптасады, оған дірілдеткіштердің қолдары бір-бірден көлденең бекітіледі (6-сурет, жоғарғы көрініс).
LPA вибраторлары төбесіндегі бұрышы b және табаны ең үлкен вибраторға тең тең қабырғалы үшбұрышқа сызылған болып шығады. Антеннаның жұмыс өткізу қабілеттілігі ең ұзын және ең қысқа вибраторлардың өлшемдерімен анықталады. Логарифмдік антенна құрылымы үшін іргелес дірілдеткіштердің ұзындықтары арасында, сондай-ақ олардан құрылымның жоғарғы жағына дейінгі қашықтық арасында белгілі бір қатынас қанағаттандырылуы керек. Бұл қатынас f құрылымдық периоды деп аталады:
B2? B1=B3? B2=A2? A1=A3? A2=...=f
Осылайша, дірілдеткіштердің өлшемі және үшбұрыш төбесінен оларға дейінгі қашықтық экспоненциалды түрде азаяды. Антеннаның сипаттамалары f және b мәндерімен анықталады. b бұрышы кішірек және b үлкенірек (b әрқашан 1-ден аз), антеннаның жоғарылауы соғұрлым көп және сәулелену үлгісінің артқы және бүйір бөліктерінің деңгейі төмен болады. Дегенмен, бұл ретте вибраторлар саны артып, антеннаның өлшемдері мен салмағы артады. b бұрышы үшін оңтайлы мәндер 3є…60є, ал φ - 0,7…0,9 аралығында таңдалады.
Қабылдаған сигналдың толқын ұзындығына байланысты антенна құрылымында бірнеше вибраторлар қозғалады, олардың өлшемдері сигналдың толқын ұзындығының жартысына жақын, сондықтан LPA принципі бойынша бір-біріне қосылған бірнеше «толқындық арна» антенналарына ұқсас, әрқайсысы оның ішінде вибратор, рефлектор және директор бар. Сигналдың белгілі бір толқын ұзындығында дірілдеткіштердің бір триосы ғана қозғалады, ал қалғандары антеннаның жұмысына әсер етпейтіні соншалықты ажыратылады. Сондықтан LPA күшейту элементтері бірдей саны бар «толқындық арна» антеннасының күшейтуінен аз болып шығады, бірақ LPA өткізу қабілеттілігі әлдеқайда кең болып шығады. Осылайша, он вибратордан және b = 45є, f = 0,84 мәндерінен тұратын LPA үшін есептелген күшейту 6 дБ құрайды, ол жұмыс жиіліктерінің барлық диапазонында іс жүзінде өзгермейді.
Радиорелелік байланыс желілері үшін басқа радиоэлектрондық жабдыққа кедергі келтірмеу және жоғары сапалы байланысты қамтамасыз ету үшін тар радиациялық үлгінің болуы өте маңызды. Үлгіні тарылту үшін антенналық массивтер (AR) кеңінен қолданылады, әртүрлі жазықтықтардағы үлгіні тарылтады және негізгі лобтың енінің әртүрлі мәндерін қамтамасыз етеді. Антенна массивінің геометриялық өлшемдері және сәулелену үлгісінің сипаттамалары жұмыс жиіліктерінің диапазонына айтарлықтай тәуелді болатыны анық - жиілік неғұрлым жоғары болса, массив соғұрлым ықшам болады және сәулелену үлгісі соғұрлым тар болады, және, тиісінше, , соғұрлым көп пайда болады. Бірдей жиіліктер үшін AR өлшемдерінің ұлғаюымен (бастапқы эмитенттердің саны) үлгі тарылады.
VHF диапазоны үшін жиі дірілдеткіш антенналардан тұратын массивтер қолданылады (контурлы вибраторлар), олардың саны бірнеше ондағанға жетуі мүмкін, күшейту 15 дБ және одан жоғарыға дейін артады және кез келген жазықтықта өрнектің енін тарылтуға болады. 10º дейін, мысалы 395...535 МГц жиілік диапазонында тігінен орналасқан 16 контурлы вибраторлар үшін үлгі тік жазықтықта 10º дейін тарылады.
Пайдаланушы терминалдарында қолданылатын антенналардың негізгі түрі көлденең жазықтықта дөңгелек үлгісі бар тік поляризацияланған қамшы антенналар болып табылады. Бұл антенналардың тиімділігі аз күшейту мәндеріне, сондай-ақ қоршаған объектілердің радиация үлгісіне әсер етуіне, сондай-ақ дұрыс жерге тұйықталудың болмауына және антенналардың геометриялық өлшемдеріне шектеулерге байланысты айтарлықтай төмен. Соңғысы антеннаны радиоқұрылғының кіріс тізбектерімен жоғары сапалы сәйкестендіруді талап етеді. Дизайнға сәйкес келетін типтік опциялар ұзындығы бойынша бөлінген индуктивтілік және антеннаның негізіндегі индуктивтілік болып табылады. Радиобайланыс ауқымын ұлғайту үшін ұзындығы бірнеше метрлік арнайы ұзартылған антенналар қолданылады, бұл қабылданған сигнал деңгейін айтарлықтай арттыруға қол жеткізеді.
Қазіргі уақытта сыртқы түрі, дизайны және бағасы бойынша әртүрлі автомобиль антенналарының көптеген түрлері бар. Бұл антенналарға механикалық, электрлік, операциялық және эстетикалық параметрлерге қатаң талаптар қойылады. Байланыс ауқымы бойынша ең жақсы нәтижелерге ұзындығы l / 4 болатын толық өлшемді антенна қол жеткізіледі, алайда үлкен геометриялық өлшемдер әрқашан қолайлы бола бермейді, сондықтан антенналарды қысқартудың әртүрлі әдістері олардың сипаттамаларын айтарлықтай нашарлатпай қолданылады. Қамтамасыз ету үшін ұялы байланысАвтокөліктерде микрожолақты резонанстық антенналарды (бір, екі және үш диапазонды) пайдалануға болады, олар автомобиль әйнегі ішкі жағына бекітілгендіктен, сыртқы бөліктерді орнатуды қажет етпейді. Мұндай антенналар 450...1900 МГц жиілік диапазонында тік поляризацияланған сигналдарды қабылдауды және беруді қамтамасыз етеді және 2 дБ-ге дейін күшейтуге ие.
2.1.1 Микротолқынды антенналардың жалпы сипаттамасы
Микротолқынды диапазонда соңғы жылдары бұрын бар және жаңадан жасалған байланыс және хабар тарату жүйелерінің саны да артты. Жер үсті жүйелері үшін – бұл радиорелелік байланыс жүйелері, радио және теледидар хабарларын тарату, ұялы телевидение жүйелері және т.б., спутниктік жүйелер үшін – тікелей телевизиялық хабар тарату, телефон, факс, пейджингтік байланыс, бейнеконференция, Интернетке қосылу және т.б. Байланыстың және хабар таратудың осы түрлері үшін пайдаланылатын жиілік диапазондары осы мақсаттар үшін бөлінген жиілік спектрінің бөлімдеріне сәйкес келеді, олардың негізгілері: 3,4...4,2 ГГц; 5,6...6,5 ГГц; 10,7…11,7 ГГц; 13,7…14,5 ГГц; 17,7…19,7 ГГц; 21,2…23,6 ГГц; 24,5…26,5 ГГц; 27,5…28,5 ГГц; 36…40 ГГц. Кейде техникалық әдебиеттерде микротолқынды диапазон 1 ГГц-тен жоғары жиіліктерде жұмыс істейтін жүйелерді қамтиды, бірақ бұл диапазон 3 ГГц-тен басталады.
Жер үсті микротолқынды жүйелер үшін антенна құрылғылары - діңгектерге орнатылған және зиянды атмосфералық әсерлерден қорғалған шағын өлшемді айна, мүйіз, мүйізді линзалар антенналары. Бағытталған антенналар олардың мақсатына, дизайнына және жиілік диапазонына байланысты сипаттамалардың кең ауқымына ие, атап айтқанда: күшейту бойынша - 12-ден 50 дБ-ге дейін, сәуленің ені бойынша (деңгей - 3 дБ) - 3,5-тен 120º-ге дейін. Сонымен қатар, ұялы телевидение жүйелерінде төбелері бір-біріне бағытталған екі металл конустардан, конустардың арасына орнатылған диэлектрлік линзадан және қоздыру құрылғысынан тұратын биконикалық жан-жақты (көлденең жазықтықта) антенналар қолданылады. Мұндай антенналардың күшейту коэффициенті 7...10 дБ, тік жазықтықтағы негізгі лобтың ені 8...15є, ал бүйірлік лобтардың деңгейі минус 14 дБ-ден кем емес.
3. Антеннаның фракталдық құрылымдарын синтездеудің мүмкін әдістерін талдау
3.1 Фракталды антенналар
Фрактальды антенналар - электрлік шағын антенналардың (EMA) салыстырмалы түрде жаңа класы, олар геометриясы бойынша белгілі шешімдерден түбегейлі ерекшеленеді. Шын мәнінде, антенналардың дәстүрлі эволюциясы бүтін өлшемді объектілермен (сызық, шеңбер, эллипс, параболоид және т.б.) жұмыс істейтін евклидтік геометрияға негізделген. Фракталды геометриялық пішіндердің негізгі айырмашылығы олардың бөлшек өлшемі болып табылады, ол бастапқы детерминирленген немесе кездейсоқ үлгілердің өсу немесе кему масштабында рекурсивті қайталануында сыртқы көрінеді. Фракталды технологиялар сигналдарды фильтрлеу құралдарын жасауда, табиғи ландшафттардың үш өлшемді компьютерлік модельдерін синтездеуде және кескіндерді сығуда кеңінен тарады. Фракталды «сәннің» антенналар теориясын айналып өтпеуі әбден заңды. Сонымен қатар, антенналық технологиядағы заманауи фракталдық технологиялардың прототипі өткен ғасырдың 60-шы жылдарының ортасында ұсынылған лог-периодты және спиральды конструкциялар болды. Рас, қатаң математикалық мағынада мұндай құрылымдардың даму кезінде фракталды геометрияға ешқандай қатысы болмады, олар шын мәнінде тек бірінші текті фракталдар болды. Қазіргі уақытта зерттеушілер негізінен сынақ және қателер арқылы антенна шешімдерінде геометриядағы белгілі фракталдарды қолдануға тырысуда. Модельдеу және эксперименттер нәтижесінде фракталдық антенналар кәдімгідей дерлік пайда алуға мүмкіндік беретіні анықталды, бірақ мобильді қосымшалар үшін маңызды болып табылатын өлшемдері кішірек. Әртүрлі типтегі фракталдық антенналарды жасау саласында алынған нәтижелерді қарастырайық.
Коэн жариялаған жаңа антенна дизайнының сипаттамаларын зерттеу нәтижелері мамандардың назарын аударды. Көптеген зерттеушілердің күш-жігерінің арқасында бүгінгі күні фракталдық антенналар теориясы ЭМА синтезі мен талдауы үшін тәуелсіз, жеткілікті дамыған аппаратқа айналды.
3.2 Қасиеттерфракталдық антенналар
SFC монополды және дипольді қолдарды жасауға, басып шығарылған антенналардың топологиясын, жиілікті таңдау беттерін (FSS) немесе шағылыстырғыш қабықтарын қалыптастыруға, контурлық антенналардың және мүйізді апертура профильдерінің контурларын салуға, сондай-ақ ұяшық антенналарындағы фрезерлік слоттарға арналған шаблон ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Cushcraft мамандары Кох қисығы, төрт итерация квадрат толқыны және бұрандалы антенна үшін алынған эксперименттік деректер Кох антеннасының электрлік қасиеттерін периодтық құрылымы бар басқа эмитенттермен салыстыруға мүмкіндік береді. Барлық салыстырылған эмитенттердің көп жиілікті қасиеттері болды, ол кедергі графиктерінде мерзімді резонанстардың болуымен көрінді. Дегенмен, көп диапазонды қолданбалар үшін Кох фракталы ең қолайлы болып табылады, ол үшін жиіліктің жоғарылауымен реактивті және белсенді кедергілердің ең жоғары мәндері төмендейді, ал меандр және спираль үшін олар артады.
Жалпы алғанда, күрделі топологиясы бар өткізгіштегі толқындық процестердің аналитикалық сипаттамасының болмауына байланысты фракталдық қабылдау антеннасы мен оған түсетін электромагниттік толқындардың өзара әрекеттесу механизмін теориялық тұрғыдан елестету қиын екенін атап өткен жөн. Мұндай жағдайда фракталдық антенналардың негізгі параметрлерін математикалық модельдеу арқылы анықтаған жөн.
Өзіне ұқсас фракталдық қисық сызықты құрудың мысалын 1890 жылы итальяндық математигі Джузеппе Пеано көрсетті. Шекте ол ұсынған сызық оның барлық нүктелерін айналып өтіп, шаршыны толығымен толтырады (9-сурет). Кейіннен олардың отбасын ашушының атымен «Пеано қисықтары» жалпы атауын алған басқа да ұқсас нысандар табылды. Рас, Пиано ұсынған қисық сызықтың таза аналитикалық сипаттамасына байланысты SFC сызықтарының жіктелуінде кейбір шатасулар пайда болды. Шындығында, «Пеано қисықтары» атауын конструкциясы Peano жариялаған аналитикаға сәйкес келетін түпнұсқа қисықтарға ғана беру керек (10-сурет).
9-сурет - Пиано қисығының итерациялары: а) бастапқы сызық, б) бірінші, в) екінші және г) үшінші итерациялар
10-сурет – 1891 жылы Гильберт ұсынған полисызықтың итерациялары
Көбінесе рекурсивті Пеано қисығы ретінде түсіндіріледі
Сондықтан, фракталдық антеннаның бір немесе басқа нысанын сипаттау кезінде қарастырылатын антенналық технология объектілерін көрсету үшін, мүмкін болса, SFC сәйкес модификациясын ұсынған авторлардың атын атап өту керек. Бұл одан да маңызды, өйткені бағалаулар бойынша SFC белгілі сорттарының саны үш жүзге жақындайды және бұл көрсеткіш шек емес.
Айта кету керек, Пеано қисығы (9-сурет) өзінің бастапқы түрінде толқын өткізгіштің, басып шығарылған және басқа да фрактальды антенналардың қабырғаларында саңылаулар жасау үшін өте қолайлы, бірақ сымды антеннаны салу үшін жарамсыз, өйткені ол жанасуы бар. бөлімдер. Сондықтан Fractus мамандары оның «Peanodec» деп аталатын модификациясын ұсынды (11-сурет).
11-сурет - Пеано қисығының модификациясының нұсқасы («Пеанодек»): а) бірінші, б) екінші в) үшінші итерация
Кох топологиясы бар антенналардың перспективалы қолданбасы MIMO байланыс жүйелері (көп кірістері мен шығыстары бар байланыс жүйелері). Осындай байланыстардағы пайдаланушы терминалдарының антенналық массивтерін кішірейту үшін Патрас университетінің (Греция) электромагнетизм зертханасының мамандары инверттелген L-антеннаға (ILA) фракталдық ұқсастықты ұсынды. Идеяның мәні Кох вибраторын ұзындығы 2:1 болатын сегменттерге бөлетін нүктеде 90°-қа иілуден тұрады. Тасымалдаушы жиілігі ~2,4 Гц болатын ұялы байланыс үшін мұндай басып шығарылған антеннаның өлшемдері 12,33×10,16 мм (~L/10ChL/12), өткізу қабілеті ~20% және тиімділігі 93% құрайды.
12-сурет - Қос жолақты (2,45 және 5,25 ГГц) антенна массивінің мысалы
Азимуттық сәулелену үлгісі дерлік біркелкі, фидердің кірісі бойынша күшейту ~3,4 дБ. Рас, мақалада айтылғандай, мұндай баспа элементтерінің тордың бөлігі ретінде жұмыс істеуі (12-сурет) бір элементпен салыстырғанда олардың тиімділігінің төмендеуімен бірге жүреді. Осылайша, 2,4 ГГц жиілікте 90° иілген Кох монополының тиімділігі 93-тен 72% -ға дейін, ал 5,2 ГГц жиілікте - 90-дан 80% -ға дейін төмендейді. Жоғары жиілікті диапазондағы антенналардың өзара әсерінен жағдай біршама жақсырақ: 5,25 ГГц жиілікте антенналардың орталық жұбын құрайтын элементтер арасындағы оқшаулау 10 дБ құрайды. Әртүрлі диапазондағы көрші элементтер жұбындағы өзара әсерге келетін болсақ, сигнал жиілігіне байланысты оқшаулау 11 дБ (2,45 ГГц кезінде) 15 дБ (5,25 ГГц жиілікте) аралығында өзгереді. Антенна өнімділігінің нашарлауының себебі басып шығарылған элементтердің өзара әсері болып табылады.
Осылайша, Кох сынық сызығы негізінде антенналық жүйенің көптеген әртүрлі параметрлерін таңдау мүмкіндігі дизайнға ішкі қарсылық мәніне және резонанстық жиіліктерді бөлуге арналған әртүрлі талаптарды қанағаттандыруға мүмкіндік береді. Дегенмен, рекурсивті өлшем мен антенна сипаттамаларының өзара тәуелділігін белгілі бір геометрия үшін ғана алуға болатындықтан, басқа рекурсивті конфигурациялар үшін қарастырылатын қасиеттердің жарамдылығы қосымша зерттеулерді қажет етеді.
3.3 Фракталды антенналардың сипаттамасы
13 немесе 20-суретте көрсетілген Koch фракталдық антеннасы теңбүйірлі бастамашы рекурсиялық үшбұрышты қолдану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін нұсқалардың бірі ғана, яғни. бұрышы және оның негізіндегі (шегіну бұрышы немесе «шегіну бұрышы») 60°. Кох фракталының бұл нұсқасы әдетте стандартты деп аталады. Фракталдың модификацияларын осы бұрыштың басқа мәндерімен қолдануға болады ма деген сұрақ туындауы әбден мүмкін. Виной антеннаның дизайнын сипаттайтын параметр ретінде бастапқы үшбұрыштың негізіндегі бұрышты қарастыруды ұсынды. Бұл бұрышты өзгерту арқылы әртүрлі өлшемдегі ұқсас рекурсивті қисықтарды алуға болады (13-сурет). Қисықтар өзіндік ұқсастық қасиетін сақтайды, бірақ нәтижесінде алынған сызық ұзындығы әртүрлі болуы мүмкін, бұл антеннаның сипаттамаларына әсер етеді. Виной бірінші болып антеннаның қасиеттері мен жалпы жағдайда тәуелділікпен анықталатын жалпыланған Кох фракталы D өлшемі арасындағы корреляцияны зерттеді.
(1)
Бұрыш ұлғайған сайын фракталдық өлшемі де ұлғайып, u>90° болғанда 2-ге жақындайтыны көрсетілді. Фрактал антенналар теориясында қолданылатын өлшем ұғымы геометрияда қабылданған ұғымдарға біршама қайшы келетінін атап өту керек. , мұнда бұл шара тек шексіз рекурсивті нысандарға қолданылады.
13-сурет - Фракталды генератордағы үшбұрыштың табанында а) 30° және б) 70° бұрышпен Кох қисығының құрылысы
Өлшем ұлғайған сайын сынық сызықтың жалпы ұзындығы сызықты емес артады, ол қатынаспен анықталады:
(2)
Мұндағы L0 – сызықтық дипольдің ұзындығы, оның ұштары арасындағы қашықтық Кох сынық сызығымен бірдей, n – итерация саны. Алтыншы итерацияда u = 60°-тан u = 80°-қа өту префракталдың жалпы ұзындығын төрт еседен астам ұлғайтуға мүмкіндік береді. Сіз күткендей, рекурсивті өлшем мен бастапқы резонанстық жиілік, резонанстағы ішкі кедергі және көп диапазонды сипаттамалар сияқты антенна қасиеттері арасында тікелей байланыс бар. Компьютерлік есептеулер негізінде Виной Кох дипольінің fk бірінші резонанстық жиілігінің префрактальды D өлшеміне, итерация саны n және Кох сынық сызығы сияқты биіктіктегі түзу сызықты дипольдың fD резонанстық жиілігіне тәуелділігін алды ( шеткі нүктелерде):
(3)
14-сурет - Электромагниттік толқынның ағу әсері
Жалпы жағдайда бірінші резонанстық жиіліктегі Кох дипольінің ішкі кедергісі үшін келесі жуық арақатынас жарамды:
(4)
мұндағы R0 – сызықтық дипольдің ішкі кедергісі (D=1), ол қарастырылып отырған жағдайда 72 Ом-ға тең. (3) және (4) өрнектерді резонанстық жиілік пен ішкі кедергінің қажетті мәндері бар антеннаның геометриялық параметрлерін анықтау үшін пайдалануға болады. Кох дипольінің көпжолақты қасиеттері де u бұрышының мәніне өте сезімтал. Көбеюмен резонанстық жиіліктердің номиналды мәндері жақындайды, демек, берілген спектрлік диапазондағы олардың саны артады (15-сурет). Сонымен қатар, итерация саны неғұрлым жоғары болса, бұл конвергенция соғұрлым күшті болады.
15-сурет – Резонанстық жиіліктер арасындағы интервалды тарылту әсері
Пенсильвания университетінде Кох дипольінің тағы бір маңызды аспектісі зерттелді - оның қуат көзінің асимметриясының антеннаның ішкі кедергісінің 50 Ом-ға жақындау дәрежесіне әсері. Сызықтық дипольдарда қоректену нүктесі жиі асимметриялық орналасады. Дәл осындай тәсілді Кох қисығы түріндегі фракталдық антенна үшін де қолдануға болады, оның ішкі кедергісі стандартты мәндерден аз. Осылайша, үшінші итерацияда фидерді орталыққа қосу кезінде жоғалтуларды есепке алмаған жағдайда стандартты Кох дипольінің ішкі кедергісі (u = 60 °) 28 Ом құрайды. Фидерді антеннаның бір ұшына жылжыту арқылы 50 Ом кедергіге қол жеткізуге болады.
Осы уақытқа дейін қарастырылған Кох сынық сызығының барлық конфигурациялары рекурсивті түрде синтезделді. Дегенмен, Винаның айтуынша, егер сіз осы ережені бұзсаңыз, атап айтқанда әртүрлі бұрыштарды көрсету арқылы және? Әрбір жаңа итерациямен антеннаның қасиеттерін икемділікпен өзгертуге болады. Ұқсастықты сақтау үшін бұрышты өзгертудің тұрақты схемасын таңдаған жөн. Мысалы, оны иn = иn-1 – Di·n сызықтық заңына сәйкес өзгертіңіз, мұндағы n – қайталану саны, Di? - үшбұрыштың табанындағы бұрыштың өсімі. Сынық сызықты салудың бұл принципінің нұсқасы бұрыштардың келесі тізбегі болып табылады: бірінші итерация үшін u1 = 20°, екінші үшін u2 = 10° және т.б. Бұл жағдайда вибратордың конфигурациясы қатаң рекурсивті болмайды, алайда оның бір итерацияда синтезделген барлық сегменттері бірдей өлшем мен пішінге ие болады. Сондықтан мұндай гибридті сынық сызықтың геометриясы өзіне ұқсас деп қабылданады. Итерациялардың аз санымен, Di теріс өсімімен бірге un бұрышындағы квадраттық немесе басқа сызықтық емес өзгерісті қолдануға болады.
Қарастырылған тәсіл антеннаның резонанстық жиіліктерінің таралуын және оның ішкі кедергісінің мәндерін орнатуға мүмкіндік береді. Дегенмен, итерациялардағы бұрыш мәндерін өзгерту тәртібін қайта реттеу баламалы нәтиже бермейді. Сынық сызықтың бірдей биіктігі үшін бірдей бұрыштардың әртүрлі комбинациялары, мысалы, u1 = 20°, u2 = 60° және u1 = 60°, u2 = 20° (16-сурет) префракталдардың бірдей кеңейтілген ұзындығын береді. Бірақ, күткенге қарамастан, параметрлердің толық сәйкестігі резонанстық жиіліктердің сәйкестігін және антенналардың көпжолақты қасиеттерінің сәйкестігін қамтамасыз етпейді. Себеп - сынық сызықтың сегменттерінің ішкі кедергісінің өзгеруі, яғни. Негізгі рөлді өткізгіштің өлшемі емес, конфигурациясы атқарады.
16-сурет - Теріс өсіммен Dq (a), оң өсумен Dq (b) екінші итерацияның және теріс өсумен үшінші итерацияның жалпыланған Кох префракталдары Dq = 40°, 30°, 20° (c)
4. Фракталды антенналардың мысалдары
4.1 Антеннаға шолу
Антенна тақырыптары ақпаратты берудің заманауи теориясындағы ең перспективалы және маңызды қызығушылық тудыратын тақырыптардың бірі болып табылады. Ғылыми дамудың дәл осы саласын дамытуға деген ұмтылыс заманауи технологиялық әлемде ақпаратты беру жылдамдығы мен әдістеріне үнемі өсіп келе жатқан талаптармен байланысты. Күн сайын бір-бірімізбен байланыса отырып, біз ақпаратты өзімізге табиғи жолмен – ауа арқылы жеткіземіз. Дәл осылай ғалымдар көптеген компьютерлік желілерді байланысуға үйрету идеясын ұсынды.
Нәтижесі осы салада жаңа әзірлемелердің пайда болуы, олардың компьютерлік техника нарығында мақұлдануы, кейінірек стандарттарды қабылдау болды. сымсыз жіберуақпарат. Бүгінгі таңда BlueTooth және WiFi сияқты тасымалдау технологиялары мақұлданған және жалпы қабылданған. Бірақ даму мұнымен тоқтап қалмайды және тоқтата алмайды, нарықтың жаңа талаптары мен жаңа тілектері пайда болады.
Технологиялар жасалған кездегі ғажайып жылдамдықты жіберу жылдамдығы бүгінде осы әзірлемелерді пайдаланушылардың талаптары мен тілектеріне сәйкес келмейді. Бірнеше жетекші даму орталықтары қолданыстағы WiFi стандартындағы арналарды кеңейту негізінде жылдамдықты арттыру мақсатымен жаңа WiMAX жобасын бастады. Осының бәрінде антенна тақырыбы қандай орын алады?
Тасымалдау арнасын кеңейту мәселесін бұрынғыдан да үлкен қысуды енгізу арқылы ішінара шешуге болады. Фракталды антенналарды пайдалану бұл мәселені жақсырақ және тиімдірек шешеді. Мұның себебі фракталдық антенналар мен жиілікті таңдамалы беттер мен олардың негізіндегі көлемдер бірегей электродинамикалық сипаттамаларға ие, атап айтқанда: кең жолақты, жиілік диапазонындағы өткізу қабілеттілігінің қайталануы және т.б.
4.1.1 Кейли ағашының құрылысы
Кейли ағашы фракталдық жиындардың классикалық үлгілерінің бірі болып табылады. Оның нөлдік итерациясы берілген ұзындықтың l түзу кесіндісі ғана. Бірінші және әрбір келесі тақ итерация алдыңғы итерацияның ұштары сегменттердің ортасымен жалғасатындай алдыңғы итерацияның сегментіне перпендикуляр орналасқан дәл ұзындығы l екі сегменттен тұрады.
Фракталдың екінші және әрбір келесі жұп итерациясы алдыңғы итерацияға перпендикуляр орналасқан алдыңғы итерацияның жарты ұзындығының l/2 екі сегменті болып табылады.
Кейли ағашын салу нәтижелері 17-суретте көрсетілген. Антеннаның жалпы биіктігі 15/8л, ал ені 7/4л.
17-сурет – Кейли ағашының құрылысы
«Кейли ағашы» антеннасының есептеулері мен талдауы 6-ші ретті Кейли ағашы түріндегі фракталдық антеннаның теориялық есептеулері орындалды. Бұл практикалық мәселені шешу үшін өткізгіш элементтердің электродинамикалық қасиеттерін қатаң есептеу үшін жеткілікті қуатты құрал - EDEM бағдарламасы қолданылды. Бұл бағдарламаның қуатты құралдары мен ыңғайлы интерфейсі оны есептеулердің осы деңгейі үшін таптырмас етеді.
Авторлардың алдында антеннаны жобалау, сигналды қабылдау мен берудің резонанстық жиіліктерінің теориялық мәндерін бағалау және EDEM бағдарламасының тіл интерфейсінде мәселені ұсыну міндеті тұрды. «Кейли ағашы» негізінде жасалған фракталдық антенна 18-суретте көрсетілген.
Содан кейін жобаланған фракталдық антеннаға жазық электромагниттік толқын жіберілді және бағдарлама антеннаға дейін және одан кейінгі өрістің таралуын есептеп, фракталдық антеннаның электродинамикалық сипаттамаларын есептеді.
Авторлар жүргізген «Кейли ағашы» фракталдық антеннасының есептеулерінің нәтижелері келесі қорытындылар жасауға мүмкіндік берді. Резонанстық жиіліктер қатары алдыңғы жиіліктен шамамен екі есе көп қайталанатыны көрсетілген. Антенна бетіндегі ток таралулары анықталды. Электромагниттік өрістің толық өтуі де, толық шағылысу аймақтары да зерттелді.
18-сурет - 6 ретті Кейли ағашы
4 .1.2 Мультимедиялық антенна
Миниатюризация бүкіл планетада қарқынмен дамып келеді. Көлемі бұршақ дәніндей компьютерлердің пайда болуына аз уақыт қалды, бірақ бұл арада Fractus компаниясы біздің назарымызға өлшемдері күріш дәнінен кішірек антеннаны ұсынады (19-сурет).
19-сурет - Фракталды антенна
Micro Reach Xtend деп аталатын жаңа өнім 2,4 ГГц жиілікте жұмыс істейді және қолдайды сымсыз технологиялар Wi-Fi және Bluetooth, сондай-ақ басқа да танымал емес стандарттар. Құрылғы патенттелген фрактальды антенна технологияларына негізделген және оның ауданы небәрі 3,7 х 2 мм. Әзірлеушілердің пікірінше, кішкентай антенна жақын болашақта өзі қолданатын мультимедиялық өнімдердің көлемін азайтуға немесе бір құрылғыға көбірек мүмкіндіктерді жинауға мүмкіндік береді.
Теледидар станциялары сигналдарды 50-900 МГц диапазонында таратады, олар таратушы антеннадан көптеген километр қашықтықта сенімді қабылданады. Жоғары жиіліктегі тербеліс ғимараттар мен әртүрлі кедергілер арқылы өтетіні белгілі, олар жай ғана айналатын төмен жиіліктіктерге қарағанда нашар. Сондықтан Wi-Fi технологиясы әдеттегі жүйелерде қолданылады сымсыз байланысжәне 2,4 ГГц-тен жоғары жиілікте жұмыс істейтін, сигналды тек 100 м-ден аспайтын қашықтықта қабылдауды қамтамасыз етеді.Жетілдірілген Wi-Fi технологиясына қатысты мұндай әділетсіздік, әрине, теледидар тұтынушыларына зиян келтірместен, жақын арада жойылады. Болашақта Wi-Fi технологиясы негізінде жасалған құрылғылар жұмыс істеп тұрған телеарналар арасындағы жиілікте жұмыс істейді, осылайша сенімді қабылдау ауқымын арттырады. Теледидардың жұмысына кедергі келтірмеу үшін Wi-Fi жүйесінің әрқайсысы (таратқыш пен қабылдағыш) эфирде соқтығысудың алдын алып, жақын маңдағы жиіліктерді үнемі сканерлейді. Кеңірек жиілік диапазонына көшкен кезде жоғары және жоғары жиіліктегі сигналдарды бірдей жақсы қабылдай алатын антенна қажет болады. төмен жиіліктер. Кәдімгі қамшы антенналары бұл талаптарға сәйкес келмейді, өйткені Олар ұзындығына сәйкес белгілі бір толқын ұзындығының жиіліктерін таңдап алады. Кең жиілік диапазонында сигналдарды қабылдауға жарамды антенна - бұл фракталдық антенна деп аталатын, оның пішіні фракталдық - құрылымды қандай үлкейту арқылы қарасақ та, бірдей көрінетін құрылым. Фрактальды антенна бір-бірімен бұралған әртүрлі ұзындықтағы көптеген түйреуіш антенналардан тұратын құрылым ретінде әрекет етеді.
4.1.3 «Сынған» антенна
Америкалық инженер Натан Коэн шамамен он жыл бұрын үйде әуесқойлық радиостанция жинауды шешті, бірақ күтпеген қиындыққа тап болды. Оның пәтері Бостонның орталығында орналасқан және қала билігі ғимараттың сыртында антенна орнатуға қатаң тыйым салған. Күтпеген жерден шешім табылды, бұл радиоәуесқойдың кейінгі өмірін түбегейлі өзгертті.
Дәстүрлі пішіндегі антеннаны жасаудың орнына Коэн алюминий фольганың бір бөлігін алып, оны Кох қисығы деп аталатын математикалық нысанның пішініне кесті. 1904 жылы неміс математигі Хельга фон Кох ашқан бұл қисық көп сатылы қытай пагодасының төбесіндей бірінен соң бірі өсіп жатқан шексіз азаятын үшбұрыштар тізбегіне ұқсайтын фрактал, сынық сызық. Барлық фракталдар сияқты, бұл қисық «өзіне ұқсас», яғни кез келген ең кішкентай сегментте ол қайталанатын сыртқы түрі бар. Мұндай қисықтар қарапайым операцияны шексіз қайталау арқылы құрастырылады. Сызық тең сегменттерге бөлінеді және әрбір сегментте үшбұрыш (фон Кох әдісі) немесе шаршы (Герман Минковский әдісі) түрінде иілу жасалады. Содан кейін алынған фигураның барлық жағында ұқсас квадраттар немесе үшбұрыштар, бірақ өлшемі кішірек, өз кезегінде бүгілген. Құрылысты ad infinitum жалғастыра отырып, әр нүктеде «үзілген» қисық алуға болады (20-сурет).
20-сурет – Кох және Минковский қисығының құрылысы
Кох қисығының құрылысы – ең алғашқы фракталдық объектілердің бірі. Шексіз түзуде ұзындығы l кесінділер ажыратылады. Әрбір кесінді үш тең бөлікке бөлінген, ал ортасында қабырғасы l/3 тең бүйірлі үшбұрыш салынған. Содан кейін процесс қайталанады: қабырғалары l/9 болатын үшбұрыштар l/3 кесінділерге, қабырғалары l/27 үшбұрыштар салынған және т.б. Бұл қисықтың өзіндік ұқсастығы немесе шкаланың инвариантылығы бар: оның әрбір элементі кішірейтілген пішінде қисықтың өзін қайталайды.
Минковски фракталы Кох қисығына ұқсас құрастырылған және бірдей қасиеттерге ие. Оны салу кезінде үшбұрыштар жүйесінің орнына меандрлар түзу сызыққа салынған - өлшемдері шексіз кішірейетін «тікбұрышты толқындар».
Кох қисығын салған кезде Коэн екі-үш қадаммен шектелді. Содан кейін ол фигураны кішкене қағазға желімдеп, қабылдағышқа бекітті және оның әдеттегі антенналардан кем емес жұмыс істейтініне таң қалды. Кейінірек белгілі болғандай, оның өнертабысы қазір жаппай шығарылатын антенналардың түбегейлі жаңа түрінің негізін қалаушы болды.
Бұл антенналар өте ықшам: корпусқа салынған ұялы телефонға арналған фракталдық антенна кәдімгі слайдтың өлшеміне ие (24 х 36 мм). Сонымен қатар, олар кең жиілік диапазонында жұмыс істейді. Мұның бәрі эксперименталды түрде ашылды; Фракталды антенналар теориясы әлі жоқ.
Минковски алгоритмін қолданатын дәйекті қадамдар арқылы жасалған фракталдық антеннаның параметрлері өте қызықты түрде өзгереді. Егер түзу антенна «шаршы толқын» - меандр түрінде иілсе, оның өсуі артады. Антеннаның күшеюінің барлық кейінгі меандрлары өзгермейді, бірақ ол қабылдайтын жиіліктер диапазоны кеңейеді, ал антеннаның өзі әлдеқайда ықшам болады. Рас, тек алғашқы бес-алты қадам тиімді: өткізгішті одан әрі бүгу үшін оның диаметрін азайтуға тура келеді, бұл антеннаның кедергісін арттырады және пайданың жоғалуына әкеледі.
Кейбіреулер теориялық мәселелерге бас иіп жатса, басқалары өнертабысты практикаға белсенді түрде енгізуде. Қазіргі уақытта Бостон университетінің профессоры және Fractal Antenna Systems компаниясының бас техникалық инспекторы Натан Коэннің айтуынша, «бірнеше жылдан кейін фракталдық антенналар ұялы және радио телефондарының және басқа да көптеген сымсыз байланыс құрылғыларының ажырамас бөлігіне айналады».
фракталдық антенналық массив
4.2 Фракталды антенналарды қолдану
Қазіргі уақытта байланыста қолданылатын көптеген антенна конструкцияларының арасында мақаланың атауында айтылған антенна түрі салыстырмалы түрде жаңа және белгілі шешімдерден түбегейлі ерекшеленеді. Фракталды құрылымдардың электродинамикасын зерттейтін алғашқы басылымдар 20 ғасырдың 80-жылдарында пайда болды. Бұл бастамасы практикалық қолдануАнтенналық технологиядағы фракталдық бағытты 10 жылдан астам бұрын американдық инженер Натан Коэн, қазір Боаон университетінің профессоры және Fractal Antenna Systems компаниясының бас техникалық инспекторы бастаған. Бостон қаласының орталығында тұрып, қалалық үкіметтің сыртқы антенналарды орнатуға тыйым салуын айналып өту үшін ол әуесқой радиостанцияның антеннасын алюминий фольгадан жасалған сәндік фигура ретінде жасыруға шешім қабылдады. Ол негіз ретінде геометрияда белгілі Кох қисығын алды (20-сурет), оның сипаттамасын 1904 жылы швед математигі Нильс Фабиан Хельге фон Кох (1870-1924) ұсынған.
Ұқсас құжаттар
Таратушы антенналардың түсінігі және жұмыс принципі және олардың сәулелену заңдылықтары. Фракталды антенналардың өлшемдері мен резонанстық жиіліктерін есептеу. Кох фракталы негізінде басылған микрожолақты антеннаның дизайны және сымды антенналардың 10 прототипі.
диссертация, 02.02.2015 жылы қосылды
Фракталды антенналардың дамуы. Фракталды антеннаны құру әдістері және жұмыс істеу принциптері. Пеано қисығының құрылысы. Фрактальды тікбұрышты сынған антеннаның қалыптасуы. Қос жолақты антенна массиві. Фрактальды жиілік-селективті беттер.
диссертация, 26.06.2015 қосылды
Белсенді фазалық жиым антенналарының қабылдау модулінің құрылымдық схемасы. Антеннаның шетіндегі қозудың салыстырмалы төмендеуін есептеу. Қабылдаушы фазалық массив антенналарының энергетикалық потенциалы. Сәулені туралау дәлдігі. Эмитентті таңдау және есептеу.
курстық жұмыс, 11/08/2014 қосылған
«Антенна-Сервис» жауапкершілігі шектеулі серіктестігінің қызметімен таныстыру: жерүсті және спутниктік антенна жүйелерін орнату және іске қосу, телекоммуникациялық желілерді жобалау. Жалпы сипаттамасыспутниктік антенналардың негізгі қасиеттері мен қолдану аймақтары.
диссертация, 18.05.2014 қосылған
Ұялы байланыс жүйелеріне арналған антенналардың түрлері мен классификациясы. Техникалық сипаттамаантенналар KP9-900. Антенна тиімділігінің негізгі жоғалуы құрылғының жұмыс күйінде. Ұялы байланыс жүйелері үшін антенналарды есептеу әдістері. MMANA антенна модельдерінің сипаттамалары.
курстық жұмыс, 17.10.2014 қосылған
Антенналық массивтердің тарату схемаларындағы микротолқынды құрылғылардың түрлері. Ыдырау әдісіне негізделген микротолқынды құрылғыларды жобалау. Көп элементті микротолқынды құрылғылардың синтезінің автоматтандырылған және параметрлік түрлеріне арналған «Модель-S» бағдарламасымен жұмыс істеу.
сынақ, 10/15/2011 қосылды
Антенна теориясының негізгі міндеттері және осы құрылғының сипаттамалары. Максвелл теңдеулері. Шексіз кеңістіктегі электрлік диполь өрісі. Айрықша ерекшеліктерівибратор және апертуралық антенналар. Торлардың амплитудасын басқару әдістері.
оқу құралы, 27.04.2013 жылы қосылған
Радиатор ретінде цилиндрлік бұрандалы антеннасы бар сызықтық массив. Антеннаның жоғары сапалы жұмысын қамтамасыз ету үшін антенна массивтерін пайдалану. Тігінен сканерленетін антенна массивінің дизайны. Жалғыз эмитентті есептеу.
курстық жұмыс, 28.11.2010 қосылған
Жасау әдістері тиімді антенналар. Сызықтық антенна массиві. Оңтайлы қозғалатын толқын антеннасы. Бағытталған коэффициент. Тегіс антенна массивтері. Сәулелену элементінің кіріс кедергісі. Қашықтығы бірдей емес торлардың ерекшеліктері және қолданылуы.
курстық жұмыс, 14.08.2015 қосылған
Электромагниттік толқындарды сәулелену үшін де, қабылдау үшін де антенналарды пайдалану. Әртүрлі антенналардың кең таңдауы бар. Өзекшелік диэлектрлік антенналардан құрастырылған өзекшелік диэлектрлік антенналардың сызықтық массивін жобалау.
Математикада фракталдар тұтас жиынға ұқсас элементтерден тұратын жиындар деп аталады. Ең жақсы үлгі: Эллипс сызығына мұқият қарасаңыз, ол түзу болады. Фрактал – қаншалықты жақын ұлғайтқаныңызға қарамастан – сурет күрделі және жалпы көрініске ұқсас болып қалады. Элементтер біртүрлі түрде орналастырылған. Демек, біз концентрлік шеңберлерді фракталдың қарапайым мысалы деп санаймыз. Сіз қаншалықты жақындасаңыз да, жаңа шеңберлер пайда болады. Фракталдардың көптеген мысалдары бар. Мысалы, Википедия Романеско қырыққабатының суретін береді, онда қырыққабаттың басы қырыққабаттың тартылған басына дәл ұқсайтын конустардан тұрады. Оқырмандар енді фракталдық антенналарды жасау оңай емес екенін түсінеді. Бірақ қызық.
Неліктен фракталдық антенналар қажет?
Фракталды антеннаның мақсаты - азырақ көп түсіру. Батыстық бейнелерде параболоидты табуға болады, онда эмитент фракталдық таспаның бір бөлігі болады. Олар фольгадан қарапайым құрылғыларға қарағанда тиімдірек микротолқынды пеш құрылғыларының элементтерін жасап жатыр. Біз сізге фракталдық антеннаны қалай аяқтау керектігін көрсетеміз және тек SWR өлшегішімен сәйкестендірумен айналысамыз. Айта кетейік, тұтас бір веб-сайт бар, әрине, шетелдік, онда тиісті өнім коммерциялық мақсатта жылжытылады, сызбалар жоқ. Біздің үйдегі фракталдық антенна қарапайымырақ, басты артықшылығы - дизайнды өз қолыңызбен жасай аласыз.
Бірінші фракталдық антенналар - биконикалық - fractenna.com веб-сайтындағы бейнеге сәйкес, 1897 жылы Оливер Лодж пайда болды. Википедияға қарамаңыз. Кәдімгі дипольмен салыстырғанда вибратордың орнына жұп үшбұрыштар жолақтың 20% кеңеюін береді. Мерзімді қайталанатын құрылымдарды жасау арқылы кішігірім антенналарды олардың үлкен аналогтарынан кем емес жинауға болады. Сіз жиі екі жақтау немесе біртүрлі пішінді тақталар түрінде биконикалық антеннаны таба аласыз.
Сайып келгенде, бұл көбірек телеарналарды қабылдауға мүмкіндік береді.
Егер сіз YouTube сайтында сұрау терсеңіз, фракталдық антенналарды жасау туралы бейне пайда болады. Бұрыш иығымен бірге кесілген Израиль туының алты бұрышты жұлдызын елестетсеңіз, оның қалай жұмыс істейтінін жақсырақ түсінесіз. Үш бұрыш қалды, екеуінің бір жағы орнында, екіншісінде жоқ. Алтыншы бұрыш мүлде жоқ. Енді біз екі ұқсас жұлдызды тігінен орналастырамыз, орталық бұрыштары бір-біріне, солға және оңға саңылаулары, ал олардың үстіне - ұқсас жұп. Нәтижесінде антенна массиві болды - ең қарапайым фракталдық антенна.
Жұлдыздар бұрыштарда фидер арқылы біріктірілген. Бағандар бойынша жұпта. Сигнал әр сымның дәл ортасында сызықтан алынады. Құрылым тиісті өлшемдегі диэлектрлік (пластикалық) негізге болттармен жиналады. Жұлдыздың жағы дәл бір дюйм, жұлдыздардың бұрыштары арасындағы қашықтық тігінен (фидердің ұзындығы) төрт дюйм, ал көлденең қашықтық (қоректендіргіштің екі сымының арасындағы қашықтық) бір дюйм. Жұлдыздардың төбесінде 60 градус бұрыштары бар, енді оқырман фракталдық антеннаны өзі жасай алатындай етіп шаблон түрінде сурет салады. Біз жұмыс нобайын жасадық, бірақ масштаб орындалмады. Жұлдыздардың дәл шыққанына кепілдік бере алмаймыз, Microsoft Paint дәл сызбалар жасау үшін үлкен мүмкіндіктерге ие емес. Фракталды антеннаның құрылымы анық болу үшін суретке қараңыз:
- Қоңыр тіктөртбұрыш диэлектрлік субстратты көрсетеді. Суретте көрсетілген фракталдық антенна симметриялы сәулелену үлгісіне ие. Егер эмитент кедергілерден қорғалған болса, экран бір дюйм қашықтықта субстраттың артындағы төрт тірекке орналастырылады. Жиіліктерде қатты металл парағын орналастырудың қажеті жоқ, төрттен дюймдік жағы бар тор жеткілікті болады, экранды кабельдік өруге қосуды ұмытпаңыз.
- Тәндік кедергісі 75 Ом болатын фидер үйлестіруді қажет етеді. 300 Ом-ты 75 Ом-қа түрлендіретін трансформаторды табыңыз немесе жасаңыз. SWR есептегішіне жинақтап, қажетті параметрлерді түрту арқылы емес, құрылғыны пайдалану арқылы таңдаған дұрыс.
- Төрт жұлдыз, мыс сымнан иілу. Біз фидермен (бар болса) түйіскен жердегі лак оқшаулауын тазалаймыз. Антеннаның ішкі беруі екі параллель сымнан тұрады. Антеннаны қолайсыз ауа-райынан қорғау үшін оны қорапқа салған дұрыс.
Сандық теледидар үшін фракталдық антеннаны құрастыру
Осы шолуды соңына дейін оқығаннан кейін кез келген адам фракталдық антенналарды жасай алады. Біз дизайнға терең еніп кеткеніміз сонша, поляризация туралы айтуды ұмытып кеттік. Біз оны сызықтық және көлденең деп есептейміз. Бұл ойлардан туындайды:
- Бейне американдық екені анық, әңгіме HDTV туралы. Сондықтан біз көрсетілген елдің сәнін қабылдай аламыз.
- Өздеріңіз білетіндей, планетада дөңгелек поляризацияны қолданатын спутниктерден хабар тарататын аз елдер, олардың арасында Ресей Федерациясы мен АҚШ бар. Сондықтан, басқа да ақпаратты тасымалдау технологиялары ұқсас деп есептейміз. Неліктен? Қырғи қабақ соғыс болды, біз екі ел нені және қалай беруді стратегиялық тұрғыдан таңдады деп есептейміз, басқа елдер таза практикалық ойлардан шықты. Дөңгелек поляризация тыңшылық спутниктер үшін арнайы енгізілген (бақылаушыға қатысты үнемі қозғалатын). Демек, телерадио хабарларын таратуда ұқсастықтар бар деуге негіз бар.
- Антенна құрылымы оның сызықты екенін айтады. Дөңгелек немесе эллипстік поляризацияны алудың еш жері жоқ. Сондықтан - егер біздің оқырмандарымыздың арасында MMANA-ны иеленетін кәсіпқойлар болмаса - антенна қабылданған күйде ұсталмаса, эмитент жазықтығында 90 градусқа бұраңыз. Поляризация тікке өзгереді. Айтпақшы, өлшемдер 4 есе үлкенірек орнатылса, көпшілігі FM-ді ұстай алады.Қалыңырақ сымды (мысалы, 10 мм) алған дұрыс.
Біз оқырмандарға фракталдық антеннаны қалай пайдалану керектігін түсіндірдік деп үміттенеміз. Оңай құрастыру үшін бірнеше кеңестер. Сонымен, лакпен қорғалған сымды табуға тырысыңыз. Суретте көрсетілгендей пішіндерді бүктеңіз. Содан кейін дизайнерлер алшақтайды, біз мұны істеуді ұсынамыз:
- Жұлдызшалар мен фидер сымдарын түйісу нүктелерінде алып тастаңыз. Ортаңғы бөліктердегі тірекке болттармен құлақшалармен қоректендіргіш сымдарды бекітіңіз. Әрекетті дұрыс орындау үшін алдын ала дюймді өлшеп, қарындашпен екі параллель сызық сызыңыз. Олардың бойымен сымдар болуы керек.
- Қашықтықтарды мұқият тексеріп, бір құрылымды дәнекерлеу. Бейне авторлары эмитентті жұлдыздар бұрыштарымен фидерлерге тегіс жатуы және қарама-қарсы ұштары субстраттың шетіне (әрқайсысы екі жерде) демалатындай етіп жасауды ұсынады. Болжалды жұлдыз үшін орындар көк түспен белгіленген.
- Шартты орындау үшін әрбір жұлдызды бір жерде диэлектрлік қысқышы бар болтпен қатайтыңыз (мысалы, кембрикадан жасалған PVA сымдары және т.б.). Суретте орнату орындары бір жұлдыз үшін қызыл түспен көрсетілген. Болт схемалық түрде шеңбермен сызылған.
Қуат кабелі (қосымша) бастап жұмыс істейді кері жағы. Тесіктерді орнында бұрғылаңыз. SWR фидер сымдарының арасындағы қашықтықты өзгерту арқылы реттеледі, бірақ бұл дизайнда бұл садистік әдіс. Біз жай ғана антеннаның кедергісін өлшеуді ұсынамыз. Мұның қалай жасалатынын еске сала кетейік. Сізге қарап отырған бағдарламаның жиілігінде генератор қажет, мысалы, 500 МГц және қосымша сигналдан бас тартпайтын жоғары жиілікті вольтметр.
Содан кейін генератор шығаратын кернеу өлшенеді, ол үшін ол вольтметрге қосылады (параллель). Біз өте төмен өзіндік индуктивтілігі бар айнымалы кедергіден резистивті бөлгішті және антеннаны жинаймыз (біз оны генератордан кейін серияға қосамыз, алдымен қарсылық, содан кейін антенна). Кернеуді вольтметрмен өлшейміз айнымалы резистор, жүктемесіз генератордың көрсеткіштері (жоғарыдағы тармақты қараңыз) ағымдағы көрсеткіштерден екі есе жоғары болғанша бір уақытта номиналды реттей отырып. Бұл айнымалы резистордың мәні 500 МГц жиіліктегі антеннаның толқындық кедергісіне тең болғанын білдіреді.
Трансформаторды қажетінше өндіруге мүмкіндік бар. Интернетте қажет нәрсені табу қиын, радиохабарларды тыңдауды ұнататындар үшін біз http://www.cqham.ru/tr.htm дайын жауапты таптық. 50 Ом кабельмен жүктемені қалай сәйкестендіру керектігі веб-сайтта жазылған және сызылған. Жиіліктердің HF диапазонына сәйкес келетінін ескеріңіз, SW ішінара осында сәйкес келеді. Антеннаның сипаттамалық кедергісі 50 – 200 Ом диапазонында сақталады. Жұлдыз қанша беретінін айту қиын. Егер сіздің фермаңызда желінің толқындық кедергісін өлшеуге арналған құрылғы болса, сізге еске сала кетейік: егер фидердің ұзындығы толқын ұзындығының төрттен біріне еселік болса, антеннаның кедергісі шығысқа өзгеріссіз беріледі. Кіші және үлкен диапазондар үшін мұндай шарттарды қамтамасыз ету мүмкін емес (әсіресе фракталдық антенналар кеңейтілген диапазонды қамтитынын есте сақтаңыз), бірақ өлшеу мақсатында аталған факт барлық жерде қолданылады.
Енді оқырмандар осы таңғажайып қабылдағыш құрылғылар туралы бәрін біледі. Мұндай ерекше пішін Әлемнің әртүрлілігі типтік шекараларға сәйкес келмейтінін көрсетеді.
Оның не екенін және қайда қолданылатынын білмейтіндер үшін фракталдар туралы бейнефильмдерді қараңыз деп айта аламын. Ал мұндай антенналар қазіргі уақытта барлық жерде, мысалы, әрбір ұялы телефонда қолданылады.
Сонымен, 2013 жылдың аяғында қайын атам мен қайын енем қонаққа келді, содан кейін енем Жаңа жыл мерекесі қарсаңында бізден оған антенна сұрады. шағын теледидар. Менің қайын атам спутниктік антенна арқылы теледидар көреді және әдетте бірдеңе жасайды, бірақ қайын енем жаңа жылдық бағдарламаларды қайын атамды мазаламай тыныш көргісі келді.
Жарайды, біз оған циклдік антеннаны (330x330 мм шаршы) бердік, ол арқылы әйелім кейде теледидар көреді.
Сочидегі қысқы Олимпиаданың ашылу уақыты жақындап қалды, әйелім: «Антенна жаса» деді.
Мен үшін басқа антенна жасау қиын емес, егер оның мақсаты мен мағынасы болса. Ол мұны істеуге уәде берді. Ал енді уақыт келді... бірақ мен басқа контурлық антеннаны мүсіндеу әйтеуір қызықсыз деп ойладым, 21 ғасыр аулада, содан кейін антенналардың құрылысында ең прогрессивті EH-антенналар екені есіме түсті. , HZ-антенналар және фракталдық-антенналар. Менің бизнесім үшін не қолайлы екенін анықтап, мен фракталдық антеннаға орналастым. Бақытымызға орай, мен фракталдар туралы фильмдердің барлық түрлерін көрдім және Интернеттен барлық фотосуреттерді баяғыда тарттым. Сондықтан мен идеяны материалдық шындыққа аударғым келді.
Фотосуреттер бір нәрсе, белгілі бір құрылғының нақты орындалуы басқа. Мен ұзақ уақыт алаңдамадым және тікбұрышты фрактал негізінде антенна салуды шештім.
Диаметрі 1 мм-ге жуық мыс сымды шығарып, тістеуіктерді алып, заттар жасай бастадым... бірінші жоба көптеген фракталдар арқылы толық масштабты болды. Әдеттен тыс, мен мұны ұзақ уақыт бойы жасадым, қыстың суық кештерінде мен мұны жасадым, сұйық полиэтиленді пайдаланып, бүкіл фрактальды бетті ДВП-қа жабыстырдым, кабельді тікелей, ұзындығы шамамен 1 м дәнекерлеп, сынап көрдім.. . Ой! Ал бұл антенна рамалық антеннаға қарағанда телеарналарды анағұрлым анық қабылдады... Бұл нәтижеге риза болдым, яғни сымды фракталдық пішінге иіп, мозолейді ысқылағаным бекер болған жоқ.
Бір аптаға жуық уақыт өтті және мен жаңа антеннаның өлшемі рамалық антеннамен бірдей дерлік, қабылдаудың сәл жақсарғанын ескермесеңіз, ерекше пайда жоқ деген ойға келдім. Сондықтан мен жаңа фракталдық антеннаны орнатуды шештім, ол аз фракталдарды пайдаланады, сондықтан өлшемі кішірек.
Фракталды антенна. Бірінші нұсқа Сенбіде, 02.08.2014, мен бірінші фракталдық антеннадан қалған мыс сымның кішкене бөлігін алып шықтым және өте жылдам, шамамен жарты сағатта жаңа антеннаны орнаттым...
Фракталды антенна. Екінші нұсқа Сосын біріншіден кабельді дәнекерледім, ол толық құрылғы болып шықты. 
Фракталды антенна. Кабельмен екінші нұсқа
Мен өнімділікті тексере бастадым... Уау, қарғыс атсын! Иә, бұл одан да жақсы жұмыс істейді және бұрын циклдік антеннаны пайдалану арқылы қол жеткізу мүмкін болмаған 10-ға жуық түрлі түсті арналарды қабылдайды. Табыс айтарлықтай! Егер сіз менің қабылдау шарттарым мүлдем маңызды емес екеніне назар аударсаңыз: екінші қабат, біздің үй теледидар орталығынан көпқабатты үйлермен толығымен жабылған, тікелей көрінбейтін болса, онда табыс қабылдауда да, қабылдауда да әсерлі. көлемде.
Интернетте шыны талшықты фольгаға ою арқылы жасалған фракталдық антенналар бар... Менің ойымша, бұл не істеу маңызды емес және өлшемдерді қатаң сақтау керек емес. Теледидар антеннасы, тізедегі жұмыс шегінде.
Әлем жақсы адамдарсыз емес :-)
Валерий UR3CAH: "Қайырлы күн, Егор. Менің ойымша, бұл мақала (дәлірек айтқанда, "Фракталды антенналар: азырақ" бөлімі) сіздің сайтыңыздың тақырыбына сәйкес келеді және сізді қызықтырады :) 73!"
Иә, әрине қызық. Біз бұл тақырыпты гексабимдердің геометриясын талқылағанда белгілі бір дәрежеде қозғадық. Мұнда да электрлік ұзындықты геометриялық өлшемдерге «орау» дилемма болды :-). Сондықтан, Валерий, материал жібергеніңіз үшін көп рахмет.
Фракталды антенналар: азырақ - көп
Соңғы жарты ғасырда өмір тез өзгере бастады. Көпшілігіміз жетістіктерді қабылдаймыз заманауи технологияларберілген. Сіз өмірді ыңғайлы ететін барлық нәрсеге тез үйренесіз. «Бұл қайдан пайда болды?» Деген сұрақты сирек қояды. және «Бұл қалай жұмыс істейді?» Микротолқынды пеш таңғы асты қыздырады - тамаша, смартфон сізге басқа адаммен сөйлесуге мүмкіндік береді - тамаша. Бұл бізге айқын мүмкіндік сияқты.
Бірақ егер адам болып жатқан оқиғаларға түсініктеме іздемегенде өмір мүлдем басқаша болуы мүмкін еді. Мысалы, ұялы телефондарды алайық. Алғашқы үлгілердегі тартылатын антенналар есіңізде ме? Олар араласып, құрылғының көлемін ұлғайтып, соңында жиі бұзылды. Біздің ойымызша, олар мәңгілікке ұмытылды, оның себебінің бір бөлігі... фракталдар.
Фракталдық үлгілер өз өрнектерімен таң қалдырады. Олар міндетті түрде ғарыштық объектілердің бейнелеріне ұқсайды - тұмандықтардың, галактика кластерлерінің және т.б. Сондықтан Мандельброт фракталдар теориясын айтқан кезде оның зерттеулері астрономияны зерттегендердің қызығушылығын арттырғаны табиғи нәрсе. Натан Коэн есімді осы әуесқойлардың бірі Бенуа Мандельброттың Будапешттегі лекциясына қатысқаннан кейін идеяны алды. практикалық қолдануалған білім. Рас, ол мұны интуитивті түрде жасады және оның ашылуында кездейсоқтық маңызды рөл атқарды. Радиоәуесқой ретінде Натан ең жоғары сезімталдығы бар антенна жасауға тырысты.
Жалғыз жолсол кезде белгілі болған антеннаның параметрлерін жақсарту, оның геометриялық өлшемдерін арттырудан тұратын. Алайда, Натан жалға алған Бостон қаласының орталығындағы мүліктің иесі шатырға үлкен құрылғылар орнатуға үзілді-кесілді қарсы болды. Содан кейін Натан әртүрлі антенна пішіндерімен тәжірибе жасай бастады, ең төменгі өлшеммен максималды нәтиже алуға тырысты. Фракталды пішіндер идеясымен шабыттанған Коэн, олар айтқандай, сымнан ең танымал фракталдардың бірін - «Кох қар ұшқынын» кездейсоқ жасады. Бұл қисықты швед математигі Хельге фон Кох 1904 жылы ойлап тапқан. Ол кесіндіні үш бөлікке бөлу және ортаңғы кесіндіні осы кесіндімен сәйкес келетін қабырғасы жоқ теңбүйірлі үшбұрышқа ауыстыру арқылы алынады. Анықтаманы түсіну біршама қиын, бірақ суретте бәрі түсінікті және қарапайым.
Кох қисығының басқа нұсқалары да бар, бірақ қисық сызықтың жуық пішіні ұқсас болып қалады.
Натан антеннаны радиоқабылдағышқа қосқанда, ол қатты таң қалды - сезімталдық күрт өсті. Бірқатар тәжірибелерден кейін Бостон университетінің болашақ профессоры фракталдық үлгі бойынша жасалған антеннаның тиімділігі жоғары екенін және классикалық шешімдермен салыстырғанда әлдеқайда кең жиілік диапазонын қамтитынын түсінді. Сонымен қатар, фракталдық қисық түріндегі антеннаның пішіні геометриялық өлшемдерді айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді. Натан Коэн тіпті құруға болатынын дәлелдейтін теореманы ойлап тапты кең жолақты антеннаоған өзіне ұқсас фракталдық қисық пішінін беру жеткілікті.
Автор өзінің ашқан жаңалығын патенттеп, болашақта өзінің ашқан жаңалығының арқасында ұялы телефондар үлкен көлемді антенналардан арылып, ықшамды бола алатынына дұрыс сеніп, фракталдық антенналарды әзірлеу және жобалаумен айналысатын Fractal Antenna Systems компаниясын құрды. Негізінде солай болды. Рас, Натан осы күнге дейін соттасып жатыр ірі корпорациялар, өзінің ашқан жаңалығын ықшам байланыс құрылғыларын шығару үшін заңсыз пайдаланған. Кейбір танымал өндірушілер мобильді құрылғылар, мысалы, Motorola фракталдық антеннаның өнертапқышымен бейбіт келісімге келді. Түпнұсқа дереккөз
Соңғы жарты ғасырда өмір тез өзгере бастады. Көпшілігіміз заманауи технологияның жетістіктерін кәдімгідей қабылдаймыз. Сіз өмірді ыңғайлы ететін барлық нәрсеге тез үйренесіз. «Бұл қайдан пайда болды?» Деген сұрақты сирек қояды. және «Бұл қалай жұмыс істейді?» Микротолқынды пеш таңғы асты қыздырады - тамаша, смартфон сізге басқа адаммен сөйлесуге мүмкіндік береді - тамаша. Бұл бізге айқын мүмкіндік сияқты.
Бірақ егер адам болып жатқан оқиғаларға түсініктеме іздемегенде өмір мүлдем басқаша болуы мүмкін еді. Мысалы, ұялы телефондарды алайық. Алғашқы үлгілердегі тартылатын антенналар есіңізде ме? Олар араласып, құрылғының көлемін ұлғайтып, соңында жиі бұзылды. Біздің ойымызша, олар мәңгілікке ұмытылды, оның себебінің бір бөлігі... фракталдар.
Фракталдық үлгілер өз өрнектерімен таң қалдырады. Олар міндетті түрде ғарыштық объектілердің бейнелеріне ұқсайды - тұмандықтардың, галактика кластерлерінің және т.б. Сондықтан Мандельброт фракталдар теориясын айтқан кезде оның зерттеулері астрономияны зерттегендердің қызығушылығын арттырғаны табиғи нәрсе.
Осы әуесқойлардың бірі Натан Коэн Будапештте Бенуа Мандельброттың лекциясына қатысқаннан кейін алған білімдерін іс жүзінде қолдану идеясымен шабыттанды. Рас, ол мұны интуитивті түрде жасады және оның ашылуында кездейсоқтық маңызды рөл атқарды. Радиоәуесқой ретінде Натан ең жоғары сезімталдығы бар антенна жасауға тырысты.
Сол кезде белгілі болған антеннаның параметрлерін жақсартудың жалғыз жолы оның геометриялық өлшемдерін ұлғайту болды. Алайда, Натан жалға алған Бостон қаласының орталығындағы мүліктің иесі шатырға үлкен құрылғылар орнатуға үзілді-кесілді қарсы болды.
Содан кейін Натан әртүрлі антенна пішіндерімен тәжірибе жасай бастады, ең төменгі өлшеммен максималды нәтиже алуға тырысты. Фракталды пішіндер идеясымен шабыттанған Коэн, олар айтқандай, сымнан ең танымал фракталдардың бірін - «Кох қар ұшқынын» кездейсоқ жасады.
Бұл қисықты швед математигі Хельге фон Кох 1904 жылы ойлап тапқан. Ол кесіндіні үш бөлікке бөлу және ортаңғы кесіндіні осы кесіндімен сәйкес келетін қабырғасы жоқ теңбүйірлі үшбұрышқа ауыстыру арқылы алынады. Анықтаманы түсіну біршама қиын, бірақ суретте бәрі түсінікті және қарапайым.
Кох қисығының басқа нұсқалары да бар, бірақ қисық сызықтың жуық пішіні ұқсас болып қалады.
Натан антеннаны радиоқабылдағышқа қосқанда, ол қатты таң қалды - сезімталдық күрт өсті. Бірқатар тәжірибелерден кейін Бостон университетінің болашақ профессоры фракталдық үлгі бойынша жасалған антеннаның тиімділігі жоғары екенін және классикалық шешімдермен салыстырғанда әлдеқайда кең жиілік диапазонын қамтитынын түсінді. Сонымен қатар, фракталдық қисық түріндегі антеннаның пішіні геометриялық өлшемдерді айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді.
Нейтан Коэн тіпті кең жолақты антеннаны жасау үшін оған өзіне ұқсас фракталдық қисық пішінін беру жеткілікті екенін дәлелдейтін теореманы ойлап тапты. Автор өзінің ашқан жаңалығын патенттеп, фракталдық антенналарды жасау және жобалау бойынша компанияның негізін қалаған Fractal Antenna Systems болашақта оның ашқан жаңалығының арқасында ұялы телефондар көлемді антенналардан арылып, ықшам болады деп дұрыс сенді. 
Негізінде солай болды. Рас, Натан осы күнге дейін оның ашқан жаңалығын ықшам байланыс құрылғыларын шығару үшін заңсыз пайдаланып жүрген ірі корпорациялармен соттасып жатыр. Кейбір танымал мобильді құрылғылар өндірушілері, мысалы, Motorola, фракталдық антеннаның өнертапқышымен бейбіт келісімге келді.
PS:Осы тақырып бойынша туындайтын сұрақтарды болжағанда, мен олай емес деп ойлаймын тиімді жұмысмұндай антенналар. Сіз физика мен табиғатты алдай алмайсыз. Кез келген бұралу және антеннаның өлшемін азайту оның тиімділігінің төмендеуіне әкеледі. Мұндай антенналар мен олардан жасалған жүйелерді жеткілікті жоғары жиілікте қолдануға болады және қажет болса, оларды кішірейтуге болады. Бұл қазірдің өзінде қолданылуда ұялы телефондар, микросұлбалардағы резонаторлар, баспа платаларытағыда басқа.
Мұнда жоғары тиімділікті күтуге болмайды, бірақ олар тар жағдайларда жұмыс істейді және қазірдің өзінде жұмыс істейді.
