텔레비전용 프랙탈 안테나. 원형 모노폴을 기반으로 한 프랙탈 초광대역 안테나. 그런 다음 설계된 프랙탈 안테나에 평면 전자기파를 전송하고 프로그램이 전후의 필드 전파를 계산했습니다.

수학에서 프랙탈은 집합 전체와 유사한 요소들로 구성된 집합입니다. 가장 좋은 예: 타원의 선을 자세히 보면 직선이 됩니다. 프랙탈은 아무리 확대해도 그림이 복잡하고 일반 보기와 유사하게 유지됩니다. 요소가 이상한 방식으로 배열되어 있습니다. 결과적으로 우리는 동심원이 프랙탈의 가장 간단한 예라고 생각합니다. 아무리 가까이 다가가도 새로운 원이 나타납니다. 프랙탈의 예는 다양합니다. 예를 들어, Wikipedia에는 ​​양배추 머리가 그려진 양배추 머리와 정확히 유사한 원뿔로 구성된 Romanesco 양배추 그림이 나와 있습니다. 독자들은 이제 프랙탈 안테나를 만드는 것이 쉽지 않다는 것을 이해합니다. 하지만 흥미롭습니다.

프랙탈 안테나가 필요한 이유는 무엇입니까?

프랙탈 안테나의 목적은 적은 비용으로 더 많은 것을 포착하는 것입니다. 서양 비디오에서는 방사체가 프랙탈 테이프 조각인 포물면을 찾는 것이 가능합니다. 그들은 이미 일반 것보다 더 효율적인 호일로 마이크로파 장치의 요소를 만들고 있습니다. 프랙탈 안테나를 완성하는 방법과 SWR 미터만으로 매칭을 처리하는 방법을 보여 드리겠습니다. 해당 제품이 상업적인 목적으로 홍보되는 전체 외국 웹사이트가 있다는 점을 언급해 보겠습니다. 그림은 없습니다. 우리가 만든 프랙탈 안테나는 더 간단합니다. 가장 큰 장점은 직접 손으로 디자인을 만들 수 있다는 것입니다.

fractenna.com 웹사이트의 비디오에 따르면 1897년 Oliver Lodge가 최초의 프랙탈 안테나인 쌍원추형 안테나를 등장했습니다. Wikipedia를 보지 마십시오. 기존 쌍극자와 비교하여 진동기 대신 한 쌍의 삼각형을 사용하면 20%의 밴드 확장이 가능합니다. 주기적인 반복 구조를 생성함으로써 더 큰 안테나보다 나쁘지 않은 소형 안테나를 조립할 수 있었습니다. 두 개의 프레임이나 이상한 모양의 판 형태의 쌍원추형 안테나를 종종 발견할 수 있습니다.

궁극적으로 이를 통해 더 많은 TV 채널을 수신할 수 있게 됩니다.

유튜브에 요청을 입력하면 프랙탈 안테나 제작 영상이 나옵니다. 모서리가 어깨와 함께 잘린 이스라엘 국기의 6개 별을 상상하면 그것이 어떻게 작동하는지 더 잘 이해할 수 있습니다. 세 개의 모서리가 남아 있었고 두 개는 한쪽이 제자리에 있고 다른 쪽은 그렇지 않은 것으로 나타났습니다. 여섯 번째 코너는 전혀 없습니다. 이제 우리는 두 개의 비슷한 별을 수직으로 배치할 것입니다. 서로 중앙 각도가 있고 왼쪽과 오른쪽에 슬릿이 있고 그 위에 비슷한 쌍이 있습니다. 그 결과 가장 단순한 프랙탈 안테나인 안테나 배열이 탄생했습니다.

별은 피더로 모서리에 연결됩니다. 열별로 쌍으로 구성됩니다. 신호는 정확히 각 와이어의 중앙에 있는 라인에서 가져옵니다. 구조는 적절한 크기의 유전체(플라스틱) 기판에 볼트로 조립됩니다. 별의 측면은 정확히 1인치이고, 별 모서리 사이의 수직 거리(피더의 길이)는 4인치이며, 수평 거리(피더의 두 와이어 사이의 거리)는 1인치입니다. 별은 정점에서 60도 각도를 가지므로 이제 독자는 나중에 프랙탈 안테나를 직접 만들 수 있도록 템플릿 형태로 비슷한 것을 그릴 것입니다. 작업 스케치를 만들었지만 규모가 충족되지 않았습니다. 별이 정확히 나왔다는 보장은 없지만, 마이크로소프트 그림판정확한 도면을 생성하는 능력이 별로 없습니다. 프랙탈 안테나의 구조가 명확해 지도록 그림을 살펴보십시오.

1. 갈색 직사각형은 유전체 기판을 보여줍니다. 그림에 표시된 프랙탈 안테나는 대칭적인 방사 패턴을 가지고 있습니다. 이미터가 간섭으로부터 보호되는 경우 스크린은 기판 뒤 1인치 거리에 있는 4개의 기둥에 배치됩니다. 주파수에서는 단단한 금속 시트를 배치할 필요가 없으며 1/4인치 측면의 메쉬로 충분하며 스크린을 케이블 브레이드에 연결하는 것을 잊지 마십시오.
2. 75Ω의 특성 임피던스를 갖는 피더에는 조정이 필요합니다. 300옴을 75옴으로 변환하는 변압기를 찾거나 만드십시오. SWR 미터를 비축하고 터치가 아닌 장치를 사용하여 필요한 매개 변수를 선택하는 것이 좋습니다.
3. 네 개의 별은 구리선으로 구부러져 있습니다. 피더(있는 경우)와의 접합부에서 바니시 단열재를 청소합니다. 안테나의 내부 피드는 두 개의 평행한 와이어 조각으로 구성됩니다. 악천후로부터 안테나를 보호하려면 안테나를 상자에 넣어 두는 것이 좋습니다.

디지털 TV용 프랙탈 안테나 조립

이 리뷰를 끝까지 읽고 나면 누구나 프랙탈 안테나를 만들 수 있습니다. 우리는 디자인에 너무 깊이 빠져서 양극화에 관해 이야기하는 것을 잊어버렸습니다. 우리는 그것이 선형적이고 수평적이라고 가정합니다. 이는 다음과 같은 고려 사항에서 비롯됩니다.

• 비디오는 분명히 미국에서 제작되었으며 대화는 HDTV에 관한 것입니다. 그러므로 우리는 특정 국가의 패션을 채택할 수 있다.
• 아시다시피 지구상에서 원형 편파를 사용하여 위성에서 방송하는 국가는 거의 없으며 그 중에는 러시아 연방과 미국도 있습니다. 따라서 우리는 다른 정보 전송 기술도 유사하다고 믿습니다. 왜? 냉전이 있었고, 우리는 양국이 이전할 내용과 방법을 전략적으로 선택했으며 다른 국가는 순전히 실용적인 고려 사항에서 진행했다고 믿습니다. 원형 편파는 정찰 위성(관찰자에 대해 지속적으로 이동)을 위해 특별히 도입되었습니다. 그러므로 텔레비전과 라디오 방송에는 유사점이 있다고 믿을 만한 이유가 있습니다.
• 안테나 구조는 선형이라고 말합니다. 원형 또는 타원형 편광을 얻을 수 있는 곳은 없습니다. 따라서 독자 중에 MMANA를 소유한 전문가가 없는 한 안테나가 허용된 위치에 걸리지 않으면 이미터 평면에서 90도 회전하십시오. 편광이 수직으로 변경됩니다. 그런데 치수를 4배 더 크게 설정하면 많은 사람들이 FM을 잡을 수 있으므로 더 두꺼운 와이어(예: 10mm)를 사용하는 것이 좋습니다.

프랙탈 안테나를 사용하는 방법을 독자들에게 설명했기를 바랍니다. 쉬운 조립을 위한 몇 가지 팁. 따라서 광택 처리된 보호 기능이 있는 전선을 찾으십시오. 그림과 같이 모양을 구부립니다. 그런 다음 디자이너가 갈라지면 다음을 수행하는 것이 좋습니다.

1. 접합점에서 별과 급전선을 벗겨냅니다. 중간 부분의 지지대에 볼트를 사용하여 이어로 피더 와이어를 고정합니다. 작업을 올바르게 수행하려면 미리 1인치를 측정하고 연필로 두 개의 평행선을 그립니다. 그 위에 전선이 있어야합니다.
2. 거리를 주의 깊게 확인하면서 단일 구조를 납땜합니다. 비디오 작성자는 별이 모서리가 있는 피더에 평평하게 놓이고 반대쪽 끝이 기판 가장자리(각각 두 위치)에 놓이도록 방출기를 만들 것을 권장합니다. 대략적인 별의 경우 위치가 파란색으로 표시됩니다.
3. 조건을 충족하려면 유전체 클램프가 있는 볼트(예: 캠브릭으로 만든 PVA 와이어 등)를 사용하여 각 별을 한 곳에 조이십시오. 그림에서 장착 위치는 별 하나에 대해 빨간색으로 표시됩니다. 볼트는 원으로 개략적으로 그려집니다.

전원 케이블은 다음에서 연결됩니다(옵션). 반대쪽. 제자리에 구멍을 뚫습니다. SWR은 급전선 사이의 거리를 변경하여 조정되지만 이 설계에서는 이는 가학적인 방법입니다. 간단히 안테나의 임피던스를 측정하는 것이 좋습니다. 이것이 어떻게 수행되는지 상기시켜 드리겠습니다. 예를 들어 500MHz와 같이 보고 있는 프로그램의 주파수에 맞는 발생기와 신호를 포기하지 않는 고주파 전압계가 필요합니다.

그런 다음 발전기에서 생성된 전압을 측정하고 전압계에 병렬로 연결합니다. 우리는 자체 인덕턴스가 매우 낮은 가변 저항과 안테나로 저항 분배기를 조립합니다(생성기 뒤에 직렬로 연결하고 먼저 저항을 연결한 다음 안테나를 연결합니다). 전압계로 전압을 측정합니다 가변 저항기, 동시에 부하가 없는 발전기 판독값(위 항목 참조)이 현재 값보다 두 배 높아질 때까지 정격을 조정합니다. 이는 가변 저항의 값이 500MHz 주파수에서 안테나의 파동 임피던스와 동일해졌음을 의미합니다.

이제 필요에 따라 변압기를 제작할 수 있습니다. 인터넷에서 필요한 것을 찾기가 어렵습니다. 라디오 방송을 좋아하는 사람들을 위해 기성 답변인 http://www.cqham.ru/tr.htm을 찾았습니다. 50Ω 케이블과 부하를 일치시키는 방법이 웹사이트에 작성되어 그려져 있습니다. 주파수는 HF 범위에 해당하며 SW는 여기에 부분적으로 맞습니다. 안테나의 특성 임피던스는 50~200Ω 범위에서 유지됩니다. 스타가 얼마나 줄지 말하기는 어렵다. 라인의 파동 임피던스를 측정하기 위한 장치가 농장에 있는 경우 피더의 길이가 파장의 1/4의 배수인 경우 안테나 임피던스는 변경 없이 출력으로 전송됩니다. 작은 범위와 큰 범위의 경우 이러한 조건을 제공하는 것은 불가능합니다(특히 프랙탈 안테나에는 확장된 범위도 포함된다는 점을 기억하십시오). 그러나 측정 목적으로 언급된 사실은 모든 곳에서 사용됩니다.

이제 독자들은 이 놀라운 트랜시버 장치에 대한 모든 것을 알고 있습니다. 이러한 특이한 모양은 우주의 다양성이 일반적인 경계에 맞지 않음을 시사합니다.

좋은 사람들이 없는 세상은 아니죠 :-)
Valery UR3CAH: "안녕하세요, Egor. 제 생각에는 이 기사(즉, "프랙탈 안테나: 적은 것이 더 많습니다" 섹션)가 귀하 사이트의 주제와 일치하며 귀하가 관심을 가질 것 같습니다 :) 73!"
네, 물론 흥미롭습니다. 우리는 이미 헥사빔의 기하학을 논의할 때 이 주제를 어느 정도 다루었습니다. 또한 전기적 길이를 기하학적 차원으로 "포장"하는 데 딜레마가 있었습니다. :-). 자료를 보내주신 Valery 씨께 진심으로 감사드립니다.
프랙탈 안테나: 적을수록 좋습니다
지난 반세기 동안 생활은 급속히 변화하기 시작했습니다. 우리 대부분은 성취를 받아들인다. 현대 기술당연히. 삶을 더욱 편안하게 만드는 모든 것에 매우 빨리 익숙해집니다. “이건 어디서 나온 걸까요?”라고 질문하는 사람은 거의 없습니다. 그리고 “어떻게 작동하나요?” 전자레인지가 아침 식사를 데워줍니다. 좋습니다. 스마트폰을 사용하면 다른 사람과 대화할 수 있는 기회가 제공됩니다. 좋습니다. 이것은 우리에게 명백한 가능성처럼 보입니다.
그러나 일어나는 사건에 대한 설명을 구하지 않았다면 인생은 완전히 달라졌을 수 있습니다. 예를 들어 휴대폰을 생각해 보십시오. 첫 번째 모델의 접이식 안테나를 기억하시나요? 그들은 간섭하고 장치의 크기를 늘렸고 결국에는 종종 파손되었습니다. 우리는 그것들이 영원히 망각 속으로 빠져들었다고 믿습니다. 그 이유 중 하나는... 프랙탈 때문입니다.
프랙탈 패턴은 그 패턴에 매료됩니다. 그들은 분명히 성운, 은하단 등 우주 물체의 이미지와 유사합니다. 그러므로 만델브로가 자신의 프랙탈 이론을 발표했을 때 그의 연구가 천문학을 연구하는 사람들 사이에서 더 많은 관심을 불러일으킨 것은 당연한 일입니다. Nathan Cohen이라는 아마추어 중 한 명이 부다페스트에서 Benoit Mandelbrot의 강의를 참석한 후 아이디어를 얻었습니다. 실용적인 응용 프로그램지식을 습득했습니다. 사실, 그는 이것을 직관적으로 수행했으며 우연이 그의 발견에 중요한 역할을 했습니다. 라디오 아마추어로서 Nathan은 가능한 최고 감도의 안테나를 만들려고 노력했습니다.
유일한 방법당시 알려진 안테나의 매개변수를 개선하는 것은 기하학적 치수를 늘리는 것으로 구성되었습니다. 그러나 Nathan이 임대한 보스턴 시내의 부동산 소유자는 지붕에 대형 장치를 설치하는 것을 강력히 반대했습니다. 그런 다음 Nathan은 최소 크기로 최대 결과를 얻으려고 다양한 안테나 모양을 실험하기 시작했습니다. Cohen은 프랙탈 형태의 아이디어에서 영감을 받아 와이어에서 가장 유명한 프랙탈 중 하나 인 "Koch 눈송이"를 무작위로 만들었습니다. 스웨덴 수학자 헬게 폰 코흐(Helge von Koch)는 1904년에 이 곡선을 생각해냈습니다. 세그먼트를 세 부분으로 나누고 중간 세그먼트를 이 세그먼트와 일치하는 변이 없는 정삼각형으로 대체하여 얻습니다. 정의는 이해하기 조금 어렵지만 그림에서는 모든 것이 명확하고 간단합니다.
코흐 곡선에는 다른 변형도 있지만 대략적인 곡선 모양은 유사합니다.

Nathan이 안테나를 라디오 수신기에 연결했을 때 그는 매우 놀랐습니다. 감도가 극적으로 증가했습니다. 일련의 실험 끝에 보스턴 대학의 미래 교수는 프랙탈 패턴에 따라 만들어진 안테나가 기존 솔루션에 비해 효율성이 높고 훨씬 더 넓은 주파수 범위를 커버한다는 것을 깨달았습니다. 또한 프랙탈 곡선 형태의 안테나 모양으로 인해 기하학적 치수를 크게 줄일 수 있습니다. Nathan Cohen은 이를 증명하는 정리를 제시하기도 했습니다. 광대역 안테나자기유사한 프랙탈 곡선의 모양을 주는 것만으로도 충분합니다.

저자는 자신의 발견에 대해 특허를 취득하고 프랙탈 안테나의 개발 및 설계를 위한 회사인 Fractal Antenna Systems를 설립했습니다. 그는 자신의 발견 덕분에 미래에 휴대폰이 부피가 큰 안테나를 제거하고 더욱 컴팩트해질 수 있을 것이라고 믿었습니다. 원칙적으로 이런 일이 일어났습니다. 사실, 오늘날까지 Nathan은 다음과 법적 싸움을 벌이고 있습니다. 대기업, 그는 자신의 발견을 불법적으로 사용하여 소형 통신 장치를 생산합니다. 일부 유명 제조업체 모바일 장치모토로라와 같은 기업은 이미 프랙탈 안테나 발명자와 평화 협정을 맺었습니다. 원본 소스

지난 몇 년 동안 저는 정기적으로 UWB(초광대역) 마이크로웨이브 모듈을 개발하고 기능 단위. 그리고 이 말을 하는 것이 슬프지만, 나는 이 주제에 관한 거의 모든 정보를 외국 출처로부터 얻습니다. 그러나 얼마 전 필요한 정보를 검색하던 중 모든 문제에 대한 해결책을 약속하는 정보를 발견했습니다. 문제가 어떻게 해결되지 않았는지 이야기하고 싶습니다.

UWB 마이크로파 장치 개발에서 끊임없는 "고충" 중 하나는 일련의 특정 속성을 가져야 하는 UWB 안테나 개발입니다. 이러한 속성에는 다음이 포함됩니다.

1. 작동 주파수 대역(예: 1~4GHz)이 일치합니다. 다만, 0.5GHz ~ 5GHz의 주파수 범위에서 합의가 필요한 경우에 발생합니다. 그리고 여기서 주파수가 1GHz 미만으로 내려가는 문제가 발생합니다. 나는 일반적으로 1GHz 주파수에 일종의 신비한 힘이 있다는 인상을 받았습니다. 가까이 다가갈 수는 있지만 극복하기가 매우 어렵습니다. 이 경우 안테나에 대한 또 다른 요구 사항이 위반됩니다.

2. 컴팩트함. 결국, 이제 엄청난 크기의 도파관 혼 안테나가 필요한 사람이 거의 없다는 것은 비밀이 아닙니다. 누구나 하우징에 넣을 수 있을 만큼 작고 가벼우며 콤팩트한 안테나를 원합니다. 휴대용 장치. 그러나 안테나를 압축할 때 안테나 요구 사항의 단락 1을 준수하는 것이 매우 어려워집니다. 작동 범위의 최소 주파수는 안테나의 최대 크기와 밀접한 관련이 있습니다. 누군가는 비유전율이 높은 유전체에 안테나를 만들 수 있다고 말할 것입니다... 그리고 그들이 옳을 것이지만 이것은 우리 목록의 다음 항목과 모순됩니다.

3. 안테나는 최대한 저렴해야 하며 가장 접근하기 쉽고 저렴한 재료(예: FR-4)로 제작되어야 합니다. 안테나가 세 배나 훌륭하더라도 안테나 구입에 많은 돈을 지불하고 싶어하는 사람은 아무도 없기 때문입니다. 모두가 제조 단계에서 안테나의 비용을 원합니다. 인쇄 회로 기판 0이 되는 경향이 있었습니다. 여긴 우리 세상이니까...

4. 단거리 위치 및 UWB 기술을 사용한 다양한 센서 생성과 관련된 다양한 문제를 해결할 때 발생하는 요구 사항이 하나 더 있습니다(여기서 다음을 명확히 해야 합니다). 우리 얘기 중이야모든 dBm이 중요한 저전력 애플리케이션에 대해) 그리고 이 요구사항은 설계된 안테나의 방사 패턴(DP)이 한쪽 반구에만 형성되어야 함을 명시하고 있습니다. 그것은 무엇을 위한 것입니까? 안테나가 귀중한 전력을 "반환"으로 낭비하지 않고 한 방향으로만 "빛나게"하기 위해서입니다. 또한 이를 통해 해당 안테나가 사용되는 시스템의 여러 표시기를 개선할 수 있습니다.

내가 왜 이걸 다 쓰고 있지..? 호기심 많은 독자가 그러한 안테나의 개발자가 영웅적으로 또는 재치있게 극복해야 하는 많은 제한과 금지에 직면하고 있음을 이해하려면.

그리고 갑자기 계시처럼 위의 모든 문제 (및 언급되지 않은 문제)에 대한 해결책을 약속하는 기사가 나타납니다. 이 글을 읽으면 약간의 행복감이 느껴집니다. 처음에는 쓰여진 내용을 완전히 이해하지 못하더라도 "프랙탈"이라는 마법의 단어가 매우 희망적으로 들립니다. 유클리드 기하학은 이미 그 주장을 다 써버렸습니다.

우리는 대담하게 사업을 시작하고 기사 작성자가 제안한 구조를 시뮬레이터에 공급합니다. 시뮬레이터는 컴퓨터 쿨러처럼 으르렁거리며 기가바이트의 숫자를 씹어먹고 소화된 결과를 뱉어낸다... 시뮬레이션 결과를 보면 조금 속은 소년이 된 듯한 느낌이 든다. 내 눈에는 눈물이 고인다. 왜냐하면... 다시 한 번 어린 시절의 바람이 잘 통하는 꿈이 주철...현실과 충돌했습니다. 0.1GHz - 24GHz 주파수 범위에서는 조정이 없습니다. 0.5GHz~5GHz 범위에서도 비슷한 것은 없습니다.

당신이 뭔가를 이해하지 못했거나 뭔가 잘못했다는 소심한 희망이 여전히 있습니다... 전환점 검색이 시작되고 토폴로지가 다양하게 변형되지만 모든 것이 헛된 것입니다. 죽었습니다!

이 상황에서 가장 슬픈 것은 마지막 순간까지 실패의 이유를 스스로 찾고 있다는 것입니다. 모든 것이 정확했고 작동해서는 안 된다고 설명해 준 동료들에게 감사드립니다.

추신 내 금요일 게시물이 여러분의 얼굴에 미소를 선사하였기를 바랍니다.
이 프레젠테이션의 교훈은 바로 경계하십시오!
(그리고 저는 속았기 때문에 이에 대한 ANTI 기사를 쓰고 싶었습니다.)

제가 쓰고 싶은 첫 번째 내용은 프랙탈 안테나의 역사, 이론 및 사용에 대한 간략한 소개입니다. 프랙탈 안테나는 최근에 발견되었습니다. 1988년 Nathan Cohen이 처음 발명한 후 그는 와이어로 TV 안테나를 만드는 방법에 대한 연구를 발표하고 1995년에 특허를 받았습니다.

프랙탈 안테나에는 Wikipedia에 기록된 대로 몇 가지 고유한 특성이 있습니다.

"프랙탈 안테나는 주어진 전체 표면적 또는 부피 내에서 전자기 신호를 수신하거나 전송할 수 있는 재료의 길이를 최대화하거나 둘레(내부 영역 또는 외부 구조에서)를 늘리기 위해 프랙탈 자체 반복 설계를 사용하는 안테나입니다. .”

이것이 정확히 무엇을 의미하나요? 그렇다면 프랙탈이 무엇인지 알아야 합니다. 또한 Wikipedia에서:

"프랙탈은 일반적으로 여러 부분으로 나눌 수 있는 거칠거나 조각난 기하학적 모양입니다. 각 부분은 전체의 작은 복사본입니다. 이를 자기 유사성이라고 합니다."

따라서 프랙탈은 개별 부품의 크기에 관계없이 계속해서 반복되는 기하학적 모양입니다.

프랙탈 안테나는 기존 안테나보다 약 20% 더 효율적인 것으로 밝혀졌습니다. 이는 특히 TV 안테나가 디지털 또는 고화질 비디오를 수신하고 셀룰러 범위, Wi-Fi 범위, FM 또는 AM 라디오 수신 등을 늘리려는 경우 유용할 수 있습니다.

대다수에서는 휴대폰프랙탈 안테나는 이미 존재합니다. 당신은 이것을 눈치 챘을 것입니다. 휴대폰더 이상 외부에 안테나가 없습니다. 그 이유는 내부에 프랙탈 안테나가 회로 기판에 새겨져 있어 더 나은 신호를 수신하고 Bluetooth와 같은 더 많은 주파수를 포착할 수 있기 때문입니다. 세포의하나의 안테나에서 Wi-Fi를 이용할 수 있습니다.

위키피디아:

“프랙탈 안테나의 응답은 서로 다른 주파수에서 동시에 우수한 성능으로 작동할 수 있다는 점에서 기존 안테나 설계와 눈에 띄게 다릅니다. 표준 안테나의 주파수는 해당 주파수만 수신할 수 있도록 차단되어야 합니다. 따라서 프랙탈 안테나는 기존 안테나와 달리 광대역 및 다중 대역 응용 분야에 탁월한 디자인입니다.”

비결은 원하는 특정 중심 주파수에서 공진하도록 프랙탈 안테나를 설계하는 것입니다. 이는 달성하려는 목표에 따라 안테나가 다르게 보일 것임을 의미합니다. 이를 위해서는 수학(또는 온라인 계산기)을 사용해야 합니다.

내 예에서는 다음을 수행하겠습니다. 간단한 안테나하지만 더 복잡하게 만들 수도 있습니다. 복잡할수록 좋습니다. 안테나를 만들기 위해 18가닥의 솔리드 코어 와이어 코일을 사용할 것입니다. 그러나 미적 특성에 맞게 자신만의 회로 기판을 맞춤화할 수도 있고 더 높은 해상도와 공명을 통해 더 작거나 더 복잡하게 만들 수도 있습니다.

디지털 TV나 TV를 수신할 수 있는 TV 안테나를 만들어 보겠습니다. 높은 해상도. 이러한 주파수는 작업하기가 더 쉽고 길이 범위는 절반 파장의 경우 약 15cm ~ 150cm입니다. 단순성과 저렴한 부품 비용을 위해 일반 쌍극자 안테나에 배치할 예정이며 136~174MHz 범위(VHF)의 전파를 포착합니다.

UHF 전파(400~512MHz)를 수신하려면 디렉터나 반사경을 추가할 수 있지만 이렇게 하면 안테나 방향에 따라 수신이 더 좌우됩니다. VHF도 지향성이지만 UHF 설치 시 TV 방송국을 직접 가리키는 대신 VHF 이어를 TV 방송국에 수직으로 장착해야 합니다. 이를 위해서는 조금 더 노력이 필요합니다. 나는 디자인을 가능한 한 단순하게 만들고 싶다. 왜냐하면 이것은 이미 상당히 복잡한 일이기 때문이다.

주요 구성 요소:

• 플라스틱 하우징(20cm x 15cm x 8cm)과 같은 장착 표면
• 나사 6개. 저는 철판 나사를 사용했어요
• 300Ω ~ 75Ω의 저항을 갖는 변압기.
• 18AWG(0.8mm) 장착 와이어
• 터미네이터가 있는 RG-6 동축 케이블(실외에 설치할 경우 고무 외장 포함)
• 반사경을 사용할 때 알루미늄. 위 첨부파일에 하나 있었습니다.
• 파인 마커
• 작은 펜치 두 쌍
• 눈금자는 20cm보다 짧지 않습니다.
• 각도 측정용 컨베이어
• 두 개의 드릴 비트(하나는 나사보다 직경이 약간 작음)
• 소형 와이어 커터
• 드라이버 또는 드라이버

참고: 알루미늄 와이어 안테나의 바닥은 변압기가 튀어나온 그림의 오른쪽에 있습니다.

1단계: 반사경 추가

플라스틱 커버 아래 반사경과 함께 하우징을 조립합니다.

2단계: 구멍 뚫기 및 장착 지점 설치

이 위치에서 반사경 반대쪽에 작은 콘센트 구멍을 뚫고 전도성 나사를 배치합니다.

3단계: 와이어 측정, 절단 및 스트립

20cm 크기의 철사 4개를 잘라서 몸에 올려주세요.

4단계: 와이어 측정 및 표시

마커를 사용하여 와이어의 2.5cm마다 표시합니다(이 지점에는 구부러진 부분이 있습니다).

5단계: 프랙탈 만들기

이 단계는 각 와이어 조각에 대해 반복되어야 합니다. 프랙탈에 대해 정삼각형을 만들 것이므로 각 굽힘 각도는 정확히 60도여야 합니다. 저는 두 쌍의 펜치와 각도기를 사용했습니다. 각 굴곡은 표시에 따라 만들어집니다. 접기 전에 각각의 방향을 시각화하십시오. 이에 대해서는 첨부된 다이어그램을 사용하시기 바랍니다.

6단계: 쌍극자 생성

최소 6인치 길이의 와이어 두 개를 더 자르고 긴 쪽을 따라 상단 및 하단 나사 주위에 이 와이어를 감은 다음 중앙 나사 주위에 감습니다. 그런 다음 초과 길이를 잘라냅니다.

7단계: 쌍극자 설치 및 변압기 설치

각 도형을 모서리 나사에 고정합니다.

적절한 임피던스의 변압기를 두 개의 중앙 나사에 부착하고 조입니다.

조립 완료! 그것을 확인하고 즐기십시오!

8단계: 추가 반복/실험

김프의 종이 템플릿을 사용하여 몇 가지 새로운 요소를 만들었습니다. 나는 작고 단단한 전화선을 사용했습니다. 중심 주파수(554MHz)에 필요한 복잡한 모양으로 구부릴 수 있을 만큼 작고 강하며 유연했습니다. 이것은 평균입니다 디지털 신호채널용 UHF 지상파 텔레비전내 구역에.

사진 첨부. 저조도에서는 상단의 판지와 테이프에 비해 구리선을 보는 것이 어려울 수 있지만 아이디어를 얻을 수 있습니다.

이 크기에서는 부품이 매우 약하므로 조심스럽게 다뤄야 합니다.

또한 png 형식의 템플릿을 추가했습니다. 원하는 크기로 인쇄하려면 김프와 같은 사진 편집기에서 열어야 합니다. 템플릿은 마우스를 사용하여 손으로 만들었기 때문에 완벽하지는 않지만 사람의 손에는 충분히 편안합니다.

UDC 621.396

원형 모노폴을 기반으로 한 프랙탈 초광대역 안테나

G.I. 압드라크마노바

우파 주립 항공 기술 대학,

Universita degli studi di Trento

주석.이 기사에서는 프랙탈 기술을 기반으로 한 초광대역 안테나 설계 문제에 대해 설명합니다. Scale Factor에 따른 방사선 특성의 변화에 ​​대한 연구 결과를 제시합니다.그리고 반복 수준. 반사 계수의 요구 사항을 충족하기 위해 안테나 형상의 파라메트릭 최적화가 수행되었습니다. 개발된 안테나의 크기는 34×28mm2이고, 동작 주파수 범위는 3.09±15GHz이다.

키워드:초광대역 무선 통신, 프랙탈 기술, 안테나, 반사율.

추상적인:프랙탈 기술을 기반으로 한 새로운 초광대역 안테나 개발이 논문에 설명되어 있습니다. Scale Factor 값과 Iteration 수준에 따라 방사선 특성이 달라지는 연구 결과를 제시한다. 반사계수 요구사항을 만족시키기 위해 안테나 형상의 파라메트릭 최적화가 적용되었습니다. 개발된 안테나 크기는 28×34mm2, 대역폭은 3.09±15GHz이다.

핵심 단어:초광대역 무선 통신, 프랙탈 기술, 안테나, 반사 계수.

1. 소개

오늘날 초광대역(UWB) 통신 시스템은 라이선스 없이 초광대역 주파수 대역에서 대용량 데이터 스트림을 고속으로 전송할 수 있기 때문에 통신 장비 개발자와 제조업체에게 큰 관심을 끌고 있습니다. 전송된 신호의 특성은 트랜시버 콤플렉스의 일부인 강력한 증폭기 및 복잡한 신호 처리 구성 요소가 없음을 의미하지만 범위(5-10m)가 제한됩니다.

초단펄스로 효과적으로 작동할 수 있는 적절한 요소 기반이 부족하여 UWB 기술의 대량 채택이 방해받고 있습니다.

트랜시버 안테나는 신호 전송/수신 품질에 영향을 미치는 핵심 요소 중 하나입니다. UWB 장치용 안테나 기술 설계 분야의 특허 및 연구의 주요 방향은 필요한 주파수 및 에너지 특성을 보장하는 동시에 새로운 형태와 구조의 사용을 보장하면서 소형화 및 생산 비용을 절감하는 것입니다.

따라서 안테나 형상은 중앙에 직사각형 U자형 슬롯이 있는 스플라인을 기반으로 구축되어 차단 기능을 갖춘 UWB 대역에서 작동할 수 있습니다. WLAN -대역, 안테나 크기 - 45.6 × 29 mm 2. 전도성 평면(50×50 mm 2)을 기준으로 7 mm 높이에 위치한 28×10 mm 2 크기의 비대칭 E 모양 그림이 방사 요소로 선택되었습니다. 직사각형 방사소자와 뒷면의 사다리형 공진구조를 기반으로 설계된 평면형 모노폴 안테나(22x22mm2)를 제시한다.

2 문제 진술

원형 구조는 상당히 넓은 대역폭, 단순화된 설계, 작은 크기 및 생산 비용 절감을 제공할 수 있다는 사실로 인해 본 논문에서는 원형 모노폴 기반의 UWB 안테나 개발을 제안합니다. 필요한 작동 주파수 범위 – -10dB 반사 계수 수준에서 3.1 ¼ 10.6GHz S 11, (그림 1).

쌀. 1. 반사를 위한 필수 마스크에스 11

소형화를 위해 프랙탈 기술을 사용하여 안테나의 기하학적 구조를 현대화하고, 이를 통해 스케일 팩터 값에 대한 방사 특성의 의존성을 연구할 수도 있습니다. δ 프랙탈 반복 수준.

다음으로, 동면 도파관의 중앙 도체(CP) 길이(HF), 접지면 길이(GP) 등의 매개변수를 변경하여 작동 범위를 확장하기 위해 개발된 프랙탈 안테나를 최적화하는 작업이 설정되었습니다. ) HF의 거리 "CP HF - 방사 요소(E)".

안테나 모델링과 수치실험은 " CST 마이크로웨이브 스튜디오'.

3 안테나 형상 선택

원형 모노폴이 기본 요소로 선택되었으며 그 크기는 필요한 범위 파장의 1/4입니다.

어디 라- CPU를 고려하지 않은 안테나 방사 요소의 길이fL– 하한 주파수,fL = 에프 최소 UWB = 3.1·10 9Hz; 와 함께- 빛의 속도, 와 함께 = 3·10 8m/s 2 .

우리는 얻는다 라= 24.19mm ≒ 24mm. 반지름이 다음인 원을 고려하면아르 자형 = 라 / 2 = 12mm, 원래 CPU 길이를 사용함LF또한 동등하다 아르 자형, 우리는 0 반복을 얻습니다(그림 2).

쌀. 2. 안테나의 제로 반복

유전체 기판 두께T 초그리고 매개변수 값으로εs = 3.38, tg δ = 0.0025를 전면 베이스로 사용 IE, CPU 및 PZ . 동시에 거리 " PZ-CP" Zv그리고 "PZ-IE" Zh 0.76mm와 같습니다. 모델링 과정에 사용된 다른 매개변수의 값은 표 1에 나와 있습니다.

표 1. 안테나 매개변수( δ = 2)

이름	설명	공식	의미
라	안테나 길이	2 ∙ 아르 자형 + LF	36mm
와	안테나 폭	2 ∙ 아르 자형	24mm
LF	CPU 길이	r + 0,1	12.1mm
WF	CPU 폭		1.66mm
엘지	PZ 길이	r - TS	11.24mm
L 초	기판 길이	라 + G 초	37mm
승	기판 폭	와+ 2 ∙ G 초	26mm
Gs 1	수직 기판 간격		1mm
Gs 2	수평 기판 간격		1mm
Tm	금속 두께		0.035mm
T 초	기판 두께		0.76mm
아르 자형	0번째 반복의 원 반경		12mm
아르 자형 1	첫 번째 반복의 원 반경	아르 자형 /2	6mm
아르 자형 2	두 번째 반복의 원 반경	아르 자형 1 /2	3mm
아르 자형 3	원 반경 3 반복	아르 자형 2 /2	1.5mm
εs	유전 상수		3,38

안테나는 중앙 도체와 접지면으로 구성된 동일 평면 도파관에 의해 전력을 공급받습니다. SMA - 커넥터와 이에 수직으로 위치한 동일 평면 도파관 포트(CWP)(그림 3).

어디 εeff – 유효 유전 상수:

케이 – 제1종 완전 타원 적분;

	(5)

안테나를 구성할 때 프랙탈성은 요소를 패킹하는 특별한 방법에 있습니다. 안테나의 후속 반복은 이전 반복의 요소에 더 작은 반경의 원을 배치하여 형성됩니다. 이 경우 스케일 팩터는 δ 인접한 반복의 크기가 몇 배나 달라질지 결정합니다. 이 과정행사를 위해 δ = 도 2는 도 1에 도시되어 있다. 4.

쌀. 4. 안테나의 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 반복( δ = 2)

따라서 첫 번째 반복은 반지름이 있는 두 원을 빼서 얻어졌습니다.아르 자형 1 원래 요소에서. 두 번째 반복은 반경이 절반으로 줄어든 금속 원을 배치하여 형성됩니다.아르 자형 2 첫 번째 반복의 각 원에서. 세 번째 반복은 첫 번째 반복과 유사하지만 반경은 다음과 같습니다.아르 자형 3 . 이 작품은 원의 수직적, 수평적 배열을 조사합니다.

3.1 요소의 수평 배치

반복 수준에 따른 반사 계수 변화의 역학은 그림 1에 나와 있습니다. 5개 δ = 2 그리고 그림에서. 6개 δ = 3. 각각의 새로운 차수는 하나의 추가 공진 주파수에 해당합니다. 따라서 고려된 범위 0 ¼ 15 GHz에서 0 반복은 4개의 공진, 첫 번째 반복 – 5 등에 해당합니다. 또한 두 번째 반복부터 특성 동작의 변화가 눈에 띄지 않게 됩니다.

쌀. 5. 반복 순서에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 2)

모델링의 핵심은 각 단계에서 고려 중인 특성 중에서 가장 유망하다고 판단되는 특성을 선택하는 것입니다. 이와 관련하여 다음과 같은 규칙이 도입되었습니다.

쉘프가 -10dB를 초과하는 범위의 초과(차이)가 작은 경우 최적화의 결과로 첫 번째로 작동 범위(-10dB 미만)에서 쉘프가 더 낮은 특성을 선택해야 합니다. 제거되고 두 번째는 더 낮아집니다.

쌀. 6. 반복 순서에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 3)

수신된 데이터를 기반으로 하며 이 규칙에 따라 δ = 2 첫 번째 반복에 해당하는 곡선이 선택됩니다. δ = 3 – 두 번째 반복.

다음으로, 스케일 팩터 값에 대한 반사 계수의 의존성을 연구하는 것이 제안되었습니다. 변화를 고려해보세요 δ 첫 번째 및 두 번째 반복 내에서 1단계를 사용하여 2 ¼ 6 범위에서(그림 7, 8).

그래프의 흥미로운 동작은 δ = 3이면 특성이 더 평탄해지고 매끄러워지며, 공명 수가 일정하게 유지되고 성장이 증가합니다. δ 레벨의 증가와 함께에스 11 짝수 범위에서는 감소하고 홀수 범위에서는 감소합니다.

쌀. 7. 첫 번째 반복에 대한 스케일 팩터에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

이 경우 두 반복에 대해 선택된 값은 다음과 같습니다. δ = 6.

쌀. 8. 두 번째 반복에 대한 스케일 팩터에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

δ = 6, 가장 낮은 선반과 가장 깊은 공명을 특징으로 하기 때문입니다(그림 9).

쌀. 9. S11의 비교

3.2 요소의 수직 배열

원의 수직 배열의 경우 반복 수준에 따른 반사 계수의 변화 동역학이 그림 1에 나와 있습니다. 10 δ = 2 그리고 그림에서. 11 δ = 3.

쌀. 10. 반복 순서에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 2)

획득한 데이터를 기반으로 하며 다음 규칙에 따라 δ = 2 및 δ = 3 세 번째 반복에 해당하는 곡선이 선택됩니다.

쌀. 11. 반복 순서에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 3)

첫 번째 및 두 번째 반복 내에서 스케일 팩터 값에 대한 반사 계수의 의존성을 고려하면(그림 12, 13) 최적의 값이 나타납니다. δ = 6, 수평배열의 경우와 같다.

쌀. 12. 첫 번째 반복에 대한 스케일 팩터에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

이 경우 두 반복에 대해 선택된 값은 다음과 같습니다. δ = 6, 이는 또한 다음을 나타냅니다.N-다중 프랙탈, 즉 기능을 결합해야 할 수도 있음을 의미 δ = 2 및 δ = 3.

쌀. 13. 두 번째 반복의 스케일 팩터에 대한 반사 계수의 의존성( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

따라서 비교된 4개의 옵션 중에서 두 번째 반복에 해당하는 곡선이 선택되었으며, δ = 6, 이전 사례와 마찬가지로(그림 14).

쌀. 14. 비교에스 11 고려된 4개의 안테나 형상에 대해

3.3 비교

이전 두 하위 섹션에서 얻은 수직 및 수평 형상에 대한 최상의 옵션을 고려하여 첫 번째 항목을 선택하지만(그림 15), 이 경우 이러한 옵션 간의 차이는 그리 크지 않습니다. 작동 주파수 범위: 3.825~4.242GHz 및 6.969~13.2GHz. 다음으로, 전체 UWB 범위에서 작동하는 안테나를 개발하기 위해 디자인을 현대화할 것입니다.

쌀. 15. 비교에스 11 최종 옵션을 선택하려면

4 최적화

이 섹션에서는 계수 값을 사용한 프랙탈의 두 번째 반복을 기반으로 하는 안테나 최적화에 대해 설명합니다. δ = 6. 가변 매개변수는 에 제시되어 있으며, 그 변화 범위는 표 2에 나와 있습니다.

쌀. 20. 안테나의 외관: a) 전면; b) 뒷면

그림에서. 도 20은 변화의 역동성을 반영한 특성을 보여준다.에스 11 단계별로 각 후속 조치의 유효성을 입증합니다. 표 4는 표면 전류와 방사 패턴을 계산하는 데 추가로 사용되는 공진 주파수와 차단 주파수를 보여줍니다.

테이블 3. 계산된 안테나 매개변수

이름	초기값, mm	최종 값, mm
∆ LF
Zh	테이블 13,133208
6,195	27,910472
8,85	21,613615
10,6	12,503542
12,87	47,745235

UWB 범위의 공진 및 경계 주파수에서 안테나 표면 전류의 분포가 그림 1에 나와 있습니다. 그림 21에 방사 패턴이 나와 있습니다. 22.

a) 3.09GHz b) 3.6GHz

c) 6.195GHz d) 8.85GHz

e) 10.6GHz f) 12.87GHz

쌀. 21. 표면 전류의 분포

ㅏ) 에프(φ ), θ = 0° b) 에프(φ ), θ = 90°

V) 에프(θ ), φ = 0°g) 에프(θ ), φ = 90°

쌀. 22. 극좌표계의 복사 패턴

5 결론

본 논문에서는 프랙탈 기술을 사용하여 UWB 안테나를 설계하는 새로운 방법을 제시합니다. 이 프로세스에는 두 단계가 포함됩니다. 처음에는 적절한 스케일 팩터와 프랙탈 반복 수준을 선택하여 안테나 형상이 결정됩니다. 다음으로, 주요 안테나 구성 요소의 크기가 방사 특성에 미치는 영향을 연구하여 결과 형태에 파라메트릭 최적화를 적용합니다.

반복 차수가 증가할수록 공진 주파수의 수가 증가하고, 한 반복 내에서 스케일 팩터의 증가는 더 평탄한 동작을 특징으로 한다는 것이 확립되었습니다.에스 11 공진의 불변성 (다음에서 시작) δ = 3).

개발된 안테나는 레벨 측면에서 3.09~15GHz 주파수 대역의 신호를 고품질로 수신합니다.에스 11 < -10 дБ. Помимо этого антенна характеризуется малыми размерами 34×28 мм 2 , а следовательно может быть успешно применена в СШП приложениях.

6 감사의 말씀

이 연구는 유럽연합(EU)의 보조금으로 지원되었습니다."에라스무스 문두스 액션 2", A.G.I. 교수님 감사합니다파올로 로카 유용한 토론을 위해.

문학

1.L . Lizzi, G. Oliveri, P. Rocca, A. Massa. UNII1/UNII2 WLAN 대역 노치 특성을 갖춘 평면 모노폴 UWB 안테나. 전자기학 연구의 진행 B, Vol. 2010년 25일. – 277-292쪽.

2. H. 말렉푸어, S. 잼. 다중 공진이 있는 접힌 패치로 전력을 공급받는 초광대역 단락 패치 안테나입니다. 전자기학 연구의 진행 B, Vol. 44, 2012. – 309-326 페이지.

3. R.A. Sadeghzaden-Sheikhan, M. Naser-Moghadasi, E. Ebadifallah, H. Rousta, M. Katouli, B.S. 비르디. 초광대역 성능을 위해 백플레인 사다리 모양의 공진 구조를 채용한 평면 모노폴 안테나입니다. IET 마이크로파, 안테나 및 전파, Vol. 4호. 9, 2010. – 1327-1335 pp.

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