Направете фрактална антена од печатено коло. Фрактални антени. фрактал со низа на антени

Испратете ја вашата добра работа во базата на знаење е едноставна. Користете ја формата подолу

Студентите, дипломираните студенти, младите научници кои ја користат базата на знаење во нивните студии и работа ќе ви бидат многу благодарни.

Објавено на http://www.allbest.ru/

Вовед

Антена е радио уред дизајниран да пренесува или прима електромагнетни бранови. Антената е еден од најважните елементи на секој радио инженерски систем поврзан со емисијата или приемот на радио бранови. Такви системи вклучуваат: радио комуникациски системи, радио емитување, телевизија, радио контрола, радио реле комуникации, радар, радио астрономија, радио навигација итн.

Структурно, антената се состои од жици, метални површини, диелектрици и магнетодиелектрици. Целта на антената е илустрирана со поедноставен дијаграм на радио врската. Високофреквентните електромагнетни осцилации, модулирани од корисниот сигнал и создадени од генераторот, се претвораат од предавателната антена во електромагнетни бранови и зрачат во вселената. Вообичаено, електромагнетните бранови се доставуваат од предавателот до антената не директно, туку со помош на далновод (вод за пренос на електромагнетни бранови, фидер).

Во овој случај, електромагнетните бранови поврзани со него се шират долж фидерот, кои антената ги претвора во дивергентни електромагнетни бранови на слободен простор.

Приемната антена зема слободни радио бранови и ги претвора во споени бранови, кои се напојуваат преку фидер до ресиверот. Во согласност со принципот на реверзибилност на антената, својствата на антената што работи во режим на пренос не се менуваат кога оваа антена работи во режим на примање.

За возбудување се користат и уреди слични на антените електромагнетни вибрацииВ разни видовибрановоди и волуметриски резонатори.

1. Главни карактеристики на антените

1.1 Кратки информации за главните параметри на антените

При изборот на антени, се споредуваат нивните главни карактеристики: опсег на работна фреквенција (пропусен опсег), засилување, шема на зрачење, влезна импеданса, поларизација. Квантитативно, засилувањето на антената Ga покажува колку пати е моќноста на сигналот добиена од дадена антена повеќе моќсигнал добиен од наједноставната антена - вибратор со полубранови (изотропен емитер) поставен на истата точка во вселената. Добивката се изразува во децибели dB или dB. Мора да се направи разлика помеѓу засилувањето дефинирано погоре, означено dB или dBd (во однос на диполен или полубранов вибратор) и засилувањето во однос на изотропниот радијатор, означено dBi или dB ISO. Во секој случај, неопходно е да се споредат слични вредности. Пожелно е да се има антена со голема засилување, но зголемувањето на засилувањето обично бара зголемување на сложеноста на неговиот дизајн и димензии. Нема едноставни антени со мала големина со голема добивка. Моделот на зрачење (RP) на антената покажува како антената прима сигнали од различни насоки. Во овој случај, неопходно е да се земе предвид шемата на антената и во хоризонтална и во вертикална рамнина. Семонасочните антени во која било рамнина имаат шема во облик на круг, односно антената може да прима сигнали од сите страни подеднакво, на пример, шема на зрачење на вертикална шипка во хоризонтална рамнина. Насочената антена се карактеризира со присуство на еден или неколку шаблони лобуси, од кои најголемиот се нарекува главен. Вообичаено, покрај главниот лобус, има и задни и странични лобуси, чие ниво е значително пониско од главниот лобус, што сепак ја влошува работата на антената, поради што се стремат да го намалат нивното ниво што е можно повеќе. .

Влезната импеданса на антената се смета за односот на моменталните вредности на напонот со струјата на сигналот на точките за напојување на антената. Ако напонот и струјата на сигналот се во фаза, тогаш односот е реална вредност и влезниот отпор е чисто активен. При поместување на фазите, покрај активната компонента, се појавува и реактивна компонента - индуктивна или капацитивна, во зависност од тоа дали фазата на струјата заостанува зад напонот или го унапредува. Влезната импеданса зависи од фреквенцијата на примениот сигнал. Покрај наведените главни карактеристики, антените имаат и низа други важни параметри, како што се SWR (Сооднос на стоечки бранови), ниво на вкрстена поларизација, опсег на работна температура, оптоварување на ветерот итн.

1.2 Класификација на антената

Антените може да се класифицираат според различни критериуми: според принципот на широкопојасен интернет, според природата на елементите што зрачат (антени со линеарни струи, или антени со вибратори, антени што емитуваат преку отвор - антени со отвор, антени на површинска волја); според видот на радио инженерскиот систем во кој се користи антената (антени за радио комуникации, за радио емитување, телевизија итн.). Ќе се придржуваме до класификацијата на опсегот. Иако антените со исти (тип) зрачни елементи многу често се користат во различни бранови опсези, нивниот дизајн е различен; Параметрите на овие антени и барањата за нив, исто така, значително се разликуваат.

Се разгледуваат антените од следните бранови опсези (имињата на опсезите се дадени во согласност со препораките на „Радио регулатива“; имињата што се широко користени во литературата за уредите за антенски доводници се означени во загради): миријаметар (ултра -долги) бранови (); километарски (долги) бранови (); хектометарски (просечни) бранови (); декаметарски (кратки) бранови (); метар бранови (); дециметарски бранови (); сантиметарски бранови(); милиметарски бранови (). Последните четири бендови понекогаш се комбинираат под заедничкото име „ултра-кратки бранови“ (VHF).

1.2.1 Антенски ленти

Во последните години на пазарот за радио комуникација и емитување се појавија голем број нови комуникациски системи за различни намени со различни карактеристики. Од гледна точка на корисниците, при изборот на радиокомуникациски систем или систем за емитување, прво се посветува внимание на квалитетот на комуникацијата (емитувањето), како и на леснотијата на користење на овој систем (кориснички терминал), што се одредува со димензии, тежина, леснотија на ракување и листа на дополнителни функции. Сите овие параметри се значително одредени од видот и дизајнот на антенските уреди и елементите на патеката антена-хранител на системот што се разгледува, без кои радио комуникацијата е незамислива. За возврат, одлучувачки фактор во дизајнот и ефикасноста на антените е нивниот работен фреквентен опсег.

Во согласност со прифатената класификација на опсезите на фреквенции, се разликуваат неколку големи класи (групи) на антени, кои се фундаментално различни едни од други: антени од опсегот на ултра долг бран (VLF) и долг бран (LW); антени со среден бран (MF); антени со кратки бранови (HF); антени со ултра кратки бранови (VHF); микробранови антени.

Најпопуларните во последниве години од гледна точка на обезбедување на лични комуникациски услуги, радио и телевизиско емитување се HF, VHF и микробрановите радио системи, чии антенски уреди ќе бидат разгледани подолу. Треба да се напомене дека, и покрај навидум неможноста да се измисли нешто ново во бизнисот со антените, во последните години, врз основа на нови технологии и принципи, беа направени значителни подобрувања на класичните антени и беа развиени нови антени кои се фундаментално различни од претходните постојните во дизајнот, димензиите, основните карактеристики итн итн., што доведе до значително зголемување на бројот на типови антенски уреди што се користат во современите радио системи.

Во секој радиокомуникациски систем, може да има уреди со антена дизајнирани само за пренос, за пренос и примање или само за примање.

За секој од фреквентните опсези, исто така, неопходно е да се направи разлика помеѓу антенските системи на радио уреди со насочено и ненасочно (сепонасочно) дејство, што пак се одредува според намената на уредот (комуникации, емитување итн.) , задачите што ги решава уредот (известување, комуникации, емитување итн.) г.). Општо земено, за да се зголеми насоченоста на антените (за стеснување на шемата на зрачење), може да се користат антени низи кои се состојат од елементарни радијатори (антени), кои, под одредени услови на нивното фазирање, можат да ги обезбедат потребните промени во насоката на зрак на антената во просторот (обезбедете контрола на положбата на шемата на зрачење на антената). Во секој опсег, исто така е можно да се разликуваат антени уреди кои работат само на одредена фреквенција (еднофреквентна или теснопојасна) и антени кои работат во прилично широк опсег на фреквенции (широкопојасен или широк опсег).

1.3 Зрачење од антените низи

За да се добие висока насоченост на зрачењето, честопати потребна во пракса, можете да користите систем на слабо насочени антени, како што се вибратори, процепи, отворени краеви на брановоди и други, лоцирани на одреден начин во вселената и возбудени од струи со потребната амплитуда и фазен сооднос. Во овој случај, целокупната насоченост, особено кај голем број на емитери, се одредува главно од вкупните димензии на целиот систем и, во многу помала мера, од индивидуалните насочени својства на поединечните емитери.

Таквите системи вклучуваат антени низи (AR). Вообичаено, AR е систем на идентични зрачни елементи, идентично ориентирани во просторот и лоцирани според одреден закон. Во зависност од локацијата на елементите, се разликуваат линеарни, површински и волуметриски решетки, меѓу кои најзастапени се праволиниските и рамните АР. Понекогаш зрачните елементи се наоѓаат по кружен лак или на заоблени површини кои се совпаѓаат со обликот на објектот на кој се наоѓа AR (конформален AR).

Наједноставна е линеарна низа, во која зрачните елементи се наоѓаат по права линија, наречена оска на низата, на еднакви растојанија едни од други (еднакво растојание). Растојанието d помеѓу фазните центри на емитери се нарекува чекор на решетка. Линеарната АР, покрај независното значење, често е основа за анализа на други видови АР.

2 . Анализа на перспективни антени структури

2,1 HF и VHF антени

Слика 1 - Антена на базната станица

Во HF и VHF бендовиВо моментов работат голем број радиосистеми за различни намени: комуникации (радио реле, мобилни, трупи, сателитски итн.), радио емитување, телевизиско емитување. Според дизајнот и карактеристиките, сите антенски уреди на овие системи можат да се поделат во две главни групи - антени на стационарни уреди и антени на мобилни уреди. Стационарни антени вклучуваат антени на базни комуникациски станици, приемни телевизиски антени, антени на радио реле комуникациски линии, а мобилните антени вклучуваат антени на кориснички терминали за лична комуникација, автомобилски антени, антени за преносливи (преносливи) радио станици.

Антените на базната станица се претежно сенасочни во хоризонталната рамнина, бидејќи обезбедуваат комуникација главно со предмети што се движат. Најраспространетите антени со камшик за вертикална поларизација се типот „Граунд рамнина“ („ГП“) поради едноставноста на нивниот дизајн и доволната ефикасност. Таквата антена е вертикална прачка со должина L, избрана во согласност со работната бранова должина l, со три или повеќе противтежи, обично инсталирани на јарболот (Слика 1).

Должината на игличките L е l/4, l/2 и 5/8l, а противтежите се движат од 0,25l до 0,1l. Влезната импеданса на антената зависи од аголот помеѓу противтежата и јарболот: колку е помал овој агол (колку повеќе противтеговите се притиснати на јарболот), толку е поголем отпорот. Особено, за антена со L = l/4, се постигнува влезна импеданса од 50 Ом под агол од 30°...45°. Моделот на зрачење на таквата антена во вертикалната рамнина има максимум под агол од 30 ° во однос на хоризонтот. Добивањето на антената е еднакво на засилувањето на вертикалниот полубран дипол. Во овој дизајн, сепак, нема врска помеѓу иглата и јарболот, што бара дополнителна употребакабел со краток спој кабел со должина l/4 за заштита на антената од грмотевици и статички електрицитет.

На антената со должина од L = l/2 не и се потребни противтегови, чија улога ја игра јарболот, а нејзината шема во вертикалната рамнина е повеќе притисната до хоризонтот, што го зголемува нејзиниот опсег. Во овој случај, се користи трансформатор со висока фреквенција за намалување на влезната импеданса, а основата на иглата се поврзува со заземјениот јарбол преку соодветен трансформатор, кој автоматски го решава проблемот со заштита од гром и статички електрицитет. Добивањето на антената во споредба со дипол со полубран е околу 4 dB.

Најефективната од „GP“ антените за комуникација на далечина е антената со L = 5/8l. Таа е малку подолга од антената со полу-бранови, а кабелот за фидер е поврзан со соодветната индуктивност која се наоѓа во основата на вибраторот. Противтегови (најмалку 3) се наоѓаат во хоризонтална рамнина. Зајакнувањето на таквата антена е 5-6 dB, максималната DP се наоѓа под агол од 15 ° во однос на хоризонталата, а самиот игла е заземјен на јарболот преку соодветна калем. Овие антени се потесни од полубрановите антени и затоа бараат повнимателно подесување.

Слика 2 - Полубранова вибраторна антена

Слика 3 - Ромбична антена на вибратор со полубранови

Повеќето базни антени се инсталирани на покривите, што може многу да влијае на нивната изведба, па затоа мора да се земе предвид следново:

Препорачливо е да се постави основата на антената не пониска од 3 метри од рамнината на покривот;

Не треба да има метални предмети или конструкции во близина на антената (телевизиски антени, жици итн.);

Препорачливо е да се инсталираат антени што е можно повисоко;

Работата на антената не треба да пречи на другите базни станици.

Значајна улога во воспоставувањето стабилна радио комуникација игра поларизацијата на примениот (емитуваниот) сигнал; бидејќи со ширење на далечина површински брандоживува значително помало слабеење со хоризонталната поларизација, потоа за радио комуникации на долги растојанија, како и за телевизиски пренос, се користат антени со хоризонтална поларизација (вибраторите се наоѓаат хоризонтално).

Наједноставната од насочените антени е полубрановиот вибратор. За симетричен полубран вибратор, вкупната должина на неговите два идентични краци е приближно еднаква на l/2 (0,95 l/2), моделот на зрачење има облик на фигура осум во хоризонталната рамнина и круг во вертикалната рамнина. Добивката, како што е наведено погоре, се зема како мерна единица.

Ако аголот помеѓу вибраторите на таквата антена е еднаков на b<180є, то получают антенну типа V, у которой ДН складывается из ДН составных её частей, причём угол раскрыва зависит от длины вибратора (рисунок 2). Так, например, при L =л получаем б=100є, а при L = 2л, б =70є, а усиление равно 3,5 дБ и 4,5 дБ, входное сопротивление - 100 и 120 Ом соответственно.

Кога две антени од типот V ќе се поврзат така што нивните шаблони се сумираат, се добива ромбична антена, во која директивноста е многу поизразена (слика 3).

Кога се поврзувате со врвот на дијамантот, спроти точките за напојување, се постигнува отпорник на оптоварување Rn, моќност на дисипација еднаква на половина од моќноста на предавателот, потиснување на задниот лобус на шаблонот за 15...20 dB. Насоката на главниот лобус во хоризонталната рамнина се совпаѓа со дијагоналата a. Во вертикалната рамнина, главниот лобус е ориентиран хоризонтално.

Една од најдобрите релативно едноставни насочени антени е антена со јамка со „двојна квадратна“ јамка, чие засилување е 8...9 dB, потиснувањето на задниот лобус на шаблонот не е помало од 20 dB, поларизацијата е вертикална.

Слика 4 - Антена за брановидни канали

Најраспространети, особено во опсегот VHF, се антените од типот „бранови канали“ (во странската литература - антени Уда-Јаги), бидејќи тие се прилично компактни и обезбедуваат големи вредности на Ga со релативно мали димензии. Антените од овој тип се збир на елементи: активен - вибратор и пасивен - рефлектор и неколку директори инсталирани на една заедничка стрела (Слика 4). Ваквите антени, особено оние со голем број елементи, бараат внимателно подесување за време на производството. За антена со три елементи (вибратор, рефлектор и еден директор), основните карактеристики може да се постигнат без дополнителна конфигурација.

Комплексноста на антените од овој тип лежи и во фактот што влезната импеданса на антената зависи од бројот на пасивни елементи и значително зависи од конфигурацијата на антената, поради што литературата често не ја покажува точната вредност на влезна импеданса на таквите антени. Особено, кога се користи вибратор со јамка Pistolkors, кој има влезна импеданса од околу 300 Ом, како вибратор, со зголемување на бројот на пасивни елементи, влезната импеданса на антената се намалува и достигнува вредности од 30-50 Ом, што доведува до несовпаѓање со фидер и бара дополнително совпаѓање. Со зголемување на бројот на пасивни елементи, шемата на антената се стеснува и засилувањето се зголемува, на пример, за антени со три и пет елементи, засилувањата се 5...6 dB и 8...9 dB со ширината на главното светло на шаблонот 70º и 50º, соодветно.

Повеќе широкопојасен интернет во споредба со антените од типот „бранов канал“ и за кои не е потребно подесување се антените со патувачки бранови (AWA), во кои сите вибратори, лоцирани на исто растојание еден од друг, се активни и поврзани со собирната линија (Слика 5). Сигналната енергија што ја добиваат се собира во собирната линија речиси во фаза и влегува во фидерот. Придобивката на таквите антени се одредува според должината на собирната линија, е пропорционална на односот на оваа должина со брановата должина на примениот сигнал и зависи од насочените својства на вибраторите. Конкретно, за ABC со шест вибратори со различни должини што одговараат на потребниот опсег на фреквенција и се наоѓаат под агол од 60 ° во однос на собирната линија, засилувањето се движи од 4 dB до 9 dB во опсегот на работа и нивото на задно зрачење е помал за 14 dB.

Слика 5 - Антена со патувачки бранови

Слика 6 - Антена со структура на логаритамска периодичност или лог периодична антена

Насочните својства на разгледаните антени варираат во зависност од брановата должина на примениот сигнал. Еден од најчестите типови на антени со постојан облик на шаблон во широк фреквентен опсег се антените со логаритамска периодичност на структурата или лог-периодични антени (LPA). Тие имаат широк опсег: максималната бранова должина на примениот сигнал го надминува минимумот за повеќе од 10 пати. Во исто време, се обезбедува добро усогласување на антената со фидерот низ целиот работен опсег, а засилувањето останува практично непроменето. Собирната линија на LPA обично се формира од два проводници лоцирани еден над друг, на кои краците на вибраторите се прицврстени хоризонтално, еден по еден (Слика 6, горниот приказ).

Излегува дека LPA вибраторите се впишани во рамнокрак триаголник со агол на темето b и основа еднаква на најголемиот вибратор. Работната пропусност на антената се одредува според димензиите на најдолгите и најкратките вибратори. За логаритамска структура на антена, мора да се задоволи одредена врска помеѓу должините на соседните вибратори, како и помеѓу растојанијата од нив до врвот на структурата. Оваа врска се нарекува структурен период f:

Б2? B1=B3? B2=A2? A1=A3? A2=...=f

Така, големината на вибраторите и растојанието до нив од темето на триаголникот се намалуваат експоненцијално. Карактеристиките на антената се одредуваат со вредностите на f и b. Колку е помал аголот b и поголем b (b е секогаш помал од 1), толку е поголема добивката на антената и пониско е нивото на задните и страничните лобуси на шемата на зрачење. Меѓутоа, во исто време, бројот на вибратори се зголемува, а димензиите и тежината на антената се зголемуваат. Оптималните вредности за аголот b се избираат во рамките на 3є…60є, а φ - 0,7…0,9.

Во зависност од брановата должина на примениот сигнал, во структурата на антената се возбудуваат неколку вибратори, чии големини се најблиску до половина од брановата должина на сигналот, затоа LPA во принцип е сличен на неколку антени „бранови канали“ поврзани заедно, секоја од кои содржи вибратор, рефлектор и директор. На одредена бранова должина на сигналот, само една тројка вибратори е возбудена, а останатите се толку детонирани што не влијаат на работата на антената. Затоа, добивката на LPA се покажува дека е помала од добивката на антената за „бранови канали“ со ист број елементи, но пропусниот опсег на LPA се покажува многу поширок. Така, за LPA што се состои од десет вибратори и вредности b = 45є, f = 0,84, пресметаната добивка е 6 dB, што практично не се менува во текот на целиот опсег на работни фреквенции.

За радио-реле комуникациски линии, многу е важно да се има тесен модел на зрачење за да не се меша со друга радио-електронска опрема и да се обезбеди висококвалитетна комуникација. За стеснување на шаблонот, широко се користат антените низи (AR), кои ја стеснуваат шемата во различни рамнини и обезбедуваат различни вредности на ширината на главниот лобус. Сосема е јасно дека геометриските димензии на низата на антената и карактеристиките на шемата на зрачење значително зависат од опсегот на работните фреквенции - колку е поголема фреквенцијата, толку покомпактна ќе биде низата и потесна шема на зрачење, и, следствено, , толку е поголема добивката. За истите фреквенции, со зголемување на AR големини (бројот на елементарни емитери), шаблонот ќе се стесни.

За опсегот VHF, често се користат низи кои се состојат од вибраторни антени (вибратори на јамка), чиј број може да достигне неколку десетици, засилувањето се зголемува до 15 dB и повисоко, а ширината на шаблонот во која било рамнина може да се стесни на 10º , на пример за 16 вертикално лоцирани вибратори со јамка во фреквентен опсег 395...535 MHz, шемата се стеснува во вертикалната рамнина на 10º.

Главниот тип на антени што се користат во корисничките терминали се вертикално поларизираните антени со камшик, кои имаат кружна шема во хоризонталната рамнина. Ефикасноста на овие антени е прилично мала поради ниските вредности на засилување, како и поради влијанието на околните објекти врз шемата на зрачење, како и поради недостатокот на соодветно заземјување и ограничувања на геометриските димензии на антените. Вториот бара висококвалитетно усогласување на антената со влезните кола на радио уредот. Типични опции за усогласување на дизајнот се индуктивноста распределена по должината и индуктивноста на основата на антената. За зголемување на опсегот на радио комуникација, се користат специјални продолжени антени долги неколку метри, со што се постигнува значително зголемување на нивото на примениот сигнал.

Во моментов, постојат многу видови на автомобилски антени, кои се разликуваат по изглед, дизајн и цена. Овие антени подлежат на строги барања за механички, електрични, оперативни и естетски параметри. Најдобри резултати во однос на опсегот на комуникација се постигнуваат со антена со целосна големина со должина од l/4, меѓутоа, големите геометриски димензии не се секогаш погодни, затоа се користат различни методи за скратување на антените без значително влошување на нивните карактеристики. Да обезбеди мобилна комуникацијаВо автомобилите, може да се користат микроленти резонантни антени (едно-, дво-бенд и три-бенд) кои не бараат инсталирање на надворешни делови, бидејќи се прикачени на внатрешноста на стаклото на автомобилот. Ваквите антени обезбедуваат прием и пренос на вертикално поларизирани сигнали во фреквентен опсег 450...1900 MHz, а имаат засилување до 2 dB.

2.1.1 Општи карактеристики на микробранови антени

Во опсегот на микробранови во последниве години, исто така, има зголемување на бројот на комуникациски и радиодифузни системи, и претходно постоечки и новоразвиени. За копнени системи - тоа се радио реле комуникациски системи, радио и телевизиско емитување, мобилни телевизиски системи итн., за сателитски системи - директно телевизиско емитување, телефон, факс, комуникации за страничење, видео конференции, пристап до Интернет итн. Фреквентните опсези што се користат за овие типови на комуникации и емитување одговараат на деловите од фреквенцискиот спектар доделени за овие цели, а главни се: 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. Понекогаш во техничката литература опсегот на микробранови вклучува системи кои работат на фреквенции над 1 GHz, иако овој опсег строго започнува од 3 GHz.

За копнените микробранови системи, уредите за антена се огледало со мала големина, сирена, антени со рогови, инсталирани на јарболи и заштитени од штетни атмосферски влијанија. Насочните антени, во зависност од нивната намена, дизајн и опсег на фреквенција, имаат широк опсег на карактеристики, имено: засилување - од 12 до 50 dB, во ширина на зракот (ниво - 3 dB) - од 3,5 до 120º. Дополнително, мобилните телевизиски системи користат биконични сееднонасочни (во хоризонталната рамнина) антени, составени од два метални конуси со нивните темиња насочени еден кон друг, диелектрична леќа инсталирана помеѓу конусите и уред за возбудување. Ваквите антени имаат засилување од 7...10 dB, ширината на главниот лобус во вертикалната рамнина е 8...15є, а нивото на страничните лобуси не е полошо од минус 14 dB.

3. Анализа на можни методи за синтеза на антенски фрактални структури

3.1 Фрактални антени

Фракталните антени се релативно нова класа на електрични мали антени (EMA), кои се фундаментално различни во нивната геометрија од познатите решенија. Всушност, традиционалната еволуција на антените се засноваше на Евклидовата геометрија, работејќи со објекти со целобројна димензија (линија, круг, елипса, параболоид итн.). Главната разлика помеѓу фракталните геометриски форми е нивната фракциона димензија, која надворешно се манифестира во рекурзивното повторување на оригиналните детерминистички или случајни обрасци на растечка или опаѓачка скала. Фракталните технологии станаа широко распространети во развојот на алатки за филтрирање сигнал, синтеза на тридимензионални компјутерски модели на природни пејзажи и компресија на слики. Сосема е природно што фракталната „мода“ не ја заобиколи теоријата на антените. Згора на тоа, прототипот на модерните фрактални технологии во технологијата на антените беа лог-периодични и спирални дизајни предложени во средината на 60-тите години на минатиот век. Навистина, во строга математичка смисла, таквите структури во времето на развојот немаа никаква врска со фракталната геометрија, бидејќи беа, всушност, само фрактали од првиот вид. Во моментов, истражувачите, главно преку обиди и грешки, се обидуваат да користат познати фрактали во геометријата во решенијата на антената. Како резултат на симулациско моделирање и експерименти, беше откриено дека фракталните антени овозможуваат да се добие речиси иста добивка како конвенционалните, но со помали димензии, што е важно за мобилните апликации. Да ги разгледаме резултатите добиени во областа на создавање фрактални антени од различни типови.

Резултатите од студиите за карактеристиките на новиот дизајн на антената објавени од Коен го привлекоа вниманието на специјалистите. Благодарение на напорите на многу истражувачи, денес теоријата на фрактални антени се претвори во независен, прилично развиен апарат за синтеза и анализа на ЕМА.

3.2 Својствафрактални антени

SFCs може да се користат како шаблони за правење монополи и диполни краци, формирајќи ја топологијата на печатените антени, површините за избор на фреквенција (FSS) или обвивките на рефлекторите, конструкцијата на контурите на антените со јамка и профилите на отворот на роговите, како и процепите за глодање во антените со процепи.

Експерименталните податоци добиени од специјалистите на Cushcraft за кривата Кох, четири повторувања на квадратен бран и спирална антена ни овозможуваат да ги споредиме електричните својства на антената Кох со други емитери со периодична структура. Сите споредени емитери имаа повеќефреквентни својства, што се манифестираше во присуство на периодични резонанции во графиконите на импедансата. Сепак, за апликации со повеќе опсег, најпогоден е фракталот Кох, за кој со зголемување на фреквенцијата се намалуваат врвните вредности на реактивните и активните отпори, додека за меандерот и спиралата се зголемуваат.

Општо земено, треба да се забележи дека е тешко теоретски да се замисли механизмот на интеракција помеѓу антената за прием на фрактал и електромагнетните бранови што се спуштаат на неа поради недостаток на аналитички опис на брановите процеси во проводник со сложена топологија. Во таква ситуација, препорачливо е да се одредат главните параметри на фракталните антени со математичко моделирање.

Пример за конструирање на првата самослична фрактална крива беше демонстриран во 1890 година од италијанскиот математичар Џузепе Пеано. Во границата, линијата што тој ја предложи целосно го исполнува квадратот, трчајќи околу сите негови точки (Слика 9). Последователно, беа пронајдени други слични предмети, кои го добија општото име „Peano curves“ по откривачот на нивното семејство. Точно, поради чисто аналитичкиот опис на кривата предложена од Пеано, се појави одредена конфузија во класификацијата на линиите SFC. Всушност, името „Peano curves“ треба да се даде само на оригиналните криви, чија конструкција одговара на аналитиката објавена од Peano (Слика 10).

Слика 9 - Итерации на кривата Пеано: а) почетна линија, б) прва, в) втора и г) трета повторување

Слика 10 - Итерации на полилинијата предложена од Хилберт во 1891 година

Често се толкува како рекурзивна крива Пеано

Затоа, за да се специфицираат објектите на антената технологија што се разгледуваат, кога се опишува една или друга форма на фрактална антена, треба, доколку е можно, да се споменат имињата на авторите кои ја предложиле соодветната модификација на SFC. Ова е уште поважно бидејќи, според проценките, бројот на познати сорти на SFC се приближува до триста, а оваа бројка не е ограничување.

Треба да се напомене дека кривата Peano (слика 9) во својата оригинална форма е сосема погодна за правење процепи во ѕидовите на брановоди, печатени и други фрактални антени со отвор, но не е прифатлива за конструирање жичана антена, бидејќи има допирање делови. Затоа, специјалистите на Fractus ја предложија неговата модификација, наречена „Пеанодек“ (Слика 11).

Слика 11 - Варијанта на модификација на кривата Пеано („Пеанодек“): а) прво, б) второ в) трето повторување

Ветувачка примена на антени со Koch топологија се MIMO комуникациските системи (комуникациски системи со многу влезови и излези). За да се минијатуризираат антените низи на кориснички терминали во такви комуникации, специјалисти од Лабораторијата за електромагнетизам на Универзитетот во Патра (Грција) предложија фрактална сличност со превртената L-антена (ILA). Суштината на идејата се сведува на свиткување на вибраторот Кох за 90° во точка што го дели на сегменти со сооднос на должина од 2:1. За мобилни комуникации со носечка фреквенција од ~2,4 Hz, димензиите на таквата печатена антена се 12,33×10,16 mm (~L/10ChL/12), пропусниот опсег е ~20% и ефикасноста е 93%.

Слика 12 - Пример на антена низа со двоен опсег (2,45 и 5,25 GHz)

Шемата на зрачење на азимут е речиси униформа, засилувањето во однос на влезот на фидерот е ~ 3,4 dB. Точно, како што е забележано во статијата, работата на таквите печатени елементи како дел од решетка (Слика 12) е придружена со намалување на нивната ефикасност во споредба со еден елемент. Така, на фреквенција од 2,4 GHz, ефикасноста на монопол Кох свиткан за 90 ° се намалува од 93 на 72%, а на фреквенција од 5,2 GHz - од 90 на 80%. Ситуацијата е нешто подобра со взаемното влијание на антените со висока фреквенција: на фреквенција од 5,25 GHz, изолацијата помеѓу елементите што го формираат централниот пар на антени е 10 dB. Што се однесува до взаемното влијание во пар соседни елементи од различни опсези, во зависност од фреквенцијата на сигналот, изолацијата варира од 11 dB (на 2,45 GHz) до 15 dB (на фреквенција од 5,25 GHz). Причината за влошување на перформансите на антената е меѓусебното влијание на печатените елементи.

Така, можноста за избор на многу различни параметри на антенскиот систем врз основа на прекината линија на Кох му овозможува на дизајнот да задоволи различни барања за вредноста на внатрешниот отпор и распределбата на резонантните фреквенции. Меѓутоа, бидејќи меѓузависноста на рекурзивната димензија и карактеристиките на антената може да се добие само за одредена геометрија, валидноста на разгледуваните својства за други рекурзивни конфигурации бара дополнително истражување.

3.3 Карактеристики на фрактални антени

Фракталната антена Кох прикажана на Слика 13 или 20 е само една од опциите што може да се имплементира со користење на рамностран иницирачки рекурзиски триаголник, т.е. аголот и во неговата основа (агол на вовлекување или „агол на вовлекување“) е 60°. Оваа верзија на фракталот Кох обично се нарекува стандардна. Сосема е природно да се запрашаме дали е можно да се користат модификации на фракталот со други вредности на овој агол. Виној предложи да се разгледа аголот на основата на почетниот триаголник како параметар што го карактеризира дизајнот на антената. Со менување на овој агол, можете да добиете слични рекурзивни криви со различни димензии (Слика 13). Кривите го задржуваат својството на самосличност, но добиената должина на линијата може да биде различна, што влијае на карактеристиките на антената. Виној беше првиот што ја проучуваше корелацијата помеѓу својствата на антената и димензијата на генерализираниот Кох фрактал D, определен во општиот случај со зависноста

(1)

Се покажа дека како што се зголемува аголот, се зголемува и димензијата на фракталот, а при u>90° се приближува до 2. Треба да се забележи дека концептот на димензија што се користи во теоријата на фракталните антени донекаде е во спротивност со концептите прифатени во геометријата , каде што оваа мерка е применлива само за бесконечно рекурзивни објекти.

Слика 13 - Конструкција на Кох кривата со агол од а) 30° и б) 70° во основата на триаголникот во генераторот на фракталот

Како што се зголемува димензијата, вкупната должина на скршената линија се зголемува нелинеарно, определена со релацијата:

(2)

каде што L0 е должината на линеарниот дипол, чие растојание помеѓу краевите е исто како и на скршената линија Кох, n е бројот на повторување. Преминот од u = 60° до u = 80° при шестата итерација овозможува вкупната должина на префракталот да се зголеми за повеќе од четири пати. Како што би очекувале, постои директна врска помеѓу рекурзивната димензија и таквите својства на антената како што се примарната резонантна фреквенција, внатрешниот отпор при резонанца и карактеристиките на повеќе опсег. Врз основа на компјутерски пресметки, Виној ја добил зависноста на првата резонантна фреквенција на Кох дипол fk од димензијата на префракталниот D, бројот на повторување n и резонантната фреквенција на праволинискиот дипол fD со иста висина како и прекинатата линија на Кох ( во екстремни точки):

(3)

Слика 14 - Ефект на истекување на електромагнетни бранови

Во општиот случај, за внатрешниот отпор на диполот Кох на првата резонантна фреквенција, важи следната приближна врска:

(4)

каде R0 е внатрешниот отпор на линеарниот дипол (D=1), кој во случајот што се разгледува е еднаков на 72 Ом. Изразите (3) и (4) може да се користат за одредување на геометриските параметри на антената со потребните вредности на резонантната фреквенција и внатрешниот отпор. Мултипојасните својства на диполот Кох се исто така многу чувствителни на вредноста на аголот u. Со зголемување, номиналните вредности на резонантните фреквенции стануваат поблиски, и, следствено, нивниот број во даден спектрален опсег се зголемува (Слика 15). Покрај тоа, колку е поголем бројот на повторувања, толку е посилна оваа конвергенција.

Слика 15 - Ефект на стеснување на интервалот помеѓу резонантните фреквенции

На Универзитетот во Пенсилванија, беше проучен уште еден важен аспект на диполот Кох - ефектот на асиметријата на неговото напојување на степенот до кој внатрешниот отпор на антената се приближува до 50 Ом. Во линеарни диполи, точката на напојување често се наоѓа асиметрично. Истиот пристап може да се користи за фрактална антена во форма на Кох крива, чиј внатрешен отпор е помал од стандардните вредности. Така, во третото повторување, внатрешниот отпор на стандардниот Кох дипол (u = 60 °), без да се земат предвид загубите при поврзување на фидерот во центарот, е 28 Ом. Со поместување на фидерот на едниот крај на антената, може да се постигне отпор од 50 оми.

Сите конфигурации на скршената линија Кох разгледани досега беа синтетизирани рекурзивно. Меѓутоа, според Вина, ако го прекршите ова правило, особено со наведување на различни агли и? Со секое ново повторување, својствата на антената може да се менуваат со поголема флексибилност. За да се зачува сличноста, препорачливо е да се избере редовна шема за менување на аголот и. На пример, сменете го според линеарниот закон иn = иn-1 - Di·n, каде n е бројот на повторување, Di? - зголемување на аголот на основата на триаголникот. Варијанта на овој принцип на конструирање скршена линија е следнава низа на агли: u1 = 20° за првата итерација, u2 = 10° за втората, итн. Конфигурацијата на вибраторот во овој случај нема да биде строго рекурзивна, но сите негови сегменти синтетизирани во една итерација ќе имаат иста големина и форма. Затоа, геометријата на таквата хибридна скршена линија се перцепира како самослична. Со мал број повторувања, заедно со негативен прираст Di, може да се користи квадратна или друга нелинеарна промена на аголот un.

Разгледаниот пристап ви овозможува да ја поставите дистрибуцијата на резонантните фреквенции на антената и вредностите на нејзиниот внатрешен отпор. Сепак, преуредувањето на редоследот на менување на вредностите на аголот во повторувања не дава еквивалентен резултат. За иста висина на скршена линија, различни комбинации на идентични агли, на пример u1 = 20°, u2 = 60° и u1 = 60°, u2 = 20° (Слика 16), ја даваат истата проширена должина на префрактали. Но, спротивно на очекувањата, целосното совпаѓање на параметрите не го обезбедува идентитетот на резонантните фреквенции и идентитетот на повеќепојасните својства на антените. Причината е промена на внатрешниот отпор на сегментите на скршената линија, т.е. Клучната улога ја игра конфигурацијата на проводникот, а не неговата големина.

Слика 16 - Генерализирани префрактали на Кох од втората итерација со негативен прираст Dq (a), позитивен прираст Dq (b) и трета итерација со негативен прираст Dq = 40°, 30°, 20° (c)

4. Примери на фрактални антени

4.1 Преглед на антената

Темите за антената се една од најперспективните и од значаен интерес во модерната теорија за пренос на информации. Оваа желба да се развие токму оваа област на научен развој е поврзана со континуирано зголемените барања за брзина и методи на пренос на информации во современиот технолошки свет. Секој ден, комуницирајќи едни со други, пренесуваме информации на таков природен начин за нас - преку воздухот. На ист начин, научниците дошле до идеја да научат бројни компјутерски мрежи да комуницираат.

Резултатот беше појавата на нови случувања во оваа област, нивно одобрување на пазарот на компјутерска опрема, а подоцна и усвојување стандарди безжичен преносинформации. Денес, технологиите за пренос како BlueTooth и WiFi се веќе одобрени и општо прифатени. Но, развојот не застанува тука, и не може да запре, се појавуваат нови барања и нови желби на пазарот.

Брзините на пренос, толку неверојатно брзи во времето кога се развиваа технологиите, денес веќе не ги исполнуваат барањата и желбите на корисниците на овие случувања. Неколку водечки развојни центри започнаа нов проект за WiMAX со цел да ги зголемат брзините врз основа на екстензии на канали во постоечкиот стандард за WiFi. Какво место има темата за антената во сето ова?

Проблемот со проширување на каналот за пренос може делумно да се реши со воведување на уште поголема компресија од постоечката. Употребата на фрактални антени ќе го реши овој проблем подобро и поефикасно. Причината за ова е што фракталните антени и фреквентно селективните површини и волумените базирани на нив имаат уникатни електродинамички карактеристики, имено: широкопојасен интернет, повторливост на пропусните опсег во фреквенцискиот опсег итн.

4.1.1 Изградба на дрвото Кејли

Дрвото Кејли е еден од класичните примери на фрактални множества. Неговата нулта итерација е само права отсечка со дадена должина l. Првата и секоја наредна непарна итерација се состои од два сегменти со точно иста должина l како претходната итерација, лоцирани нормално на сегментот од претходната итерација, така што неговите краеви се поврзани со средината на отсечките.

Втората и секоја наредна парна итерација на фракталот се два сегменти l/2 половина од должината на претходната итерација, лоцирани, како и досега, нормално на претходната итерација.

Резултатите од конструирањето на дрвото Кејли се прикажани на слика 17. Вкупната висина на антената е 15/8l, а ширината е 7/4l.

Слика 17 - Изградба на дрвото Кејли

Пресметки и анализа на антената „Cayley Tree“ Извршени се теоретски пресметки на фрактална антена во форма на Cayley Tree од 6-ти ред. За да се реши овој практичен проблем, користена е прилично моќна алатка за ригорозна пресметка на електродинамичките својства на спроводливите елементи - програмата EDEM. Моќните алатки и корисничкиот интерфејс на оваа програма ја прават неопходна за ова ниво на пресметки.

Авторите беа соочени со задача да дизајнираат антена, да ги проценат теоретските вредности на резонантните фреквенции на прием и пренос на сигналот и да го претстават проблемот во програмскиот јазичен интерфејс EDEM. Дизајнираната фрактална антена базирана на „Дрвото Кејли“ е прикажана на Слика 18.

Потоа, рамномерен електромагнетен бран беше испратен до дизајнираната фрактална антена, а програмата го пресмета ширењето на полето пред и по антената и ги пресмета електродинамичките карактеристики на фракталната антена.

Резултатите од пресметките на фракталната антена „Дрвото Кејли“ извршени од авторите ни овозможија да ги извлечеме следните заклучоци. Се покажува дека серија резонантни фреквенции се повторуваат на приближно двојно поголема од претходната фреквенција. Утврдени се тековните распределби на површината на антената. Беа проучувани областите и на вкупниот пренос и на тоталната рефлексија електромагнетно поле.

Слика 18 - Кејли дрво од 6-ти ред

4 .1.2 Мултимедијална антена

Минијатуризацијата напредува низ планетата со скокови и граници. Доаѓањето на компјутери со големина на зрно грав е веднаш зад аголот, но во меѓувреме, компанијата Fractus ни привлекува антена чии димензии се помали од зрно ориз (Слика 19).

Слика 19 - Фрактална антена

Новиот производ, наречен Micro Reach Xtend, работи на фреквенција од 2,4 GHz и поддржува безжични технологии Wi-Fi и Bluetooth, како и некои други помалку популарни стандарди. Уредот е базиран на патентирани технологии за фрактални антени, а неговата површина е само 3,7 x 2 mm. Според програмерите, малата антена ќе овозможи да се намали големината на мултимедијалните производи во кои ќе се користи во блиска иднина, или да се натрупаат повеќе можности во еден уред.

Телевизиските станици пренесуваат сигнали во опсег од 50-900 MHz, кои сигурно се примаат на растојание од многу километри од предавателната антена. Познато е дека вибрациите на повисоките фреквенции минуваат низ згради и разни препреки полоши од нискофреквентните, кои едноставно се наведнуваат околу нив. Затоа, Wi-Fi технологијата се користи во конвенционалните системи безжична комуникацијаи работи на фреквенции над 2,4 GHz, обезбедува прием на сигнал само на растојание од не повеќе од 100 m. Таквата неправда кон напредната Wi-Fi технологија наскоро ќе биде ставен крај, се разбира, без штета за потрошувачите на ТВ. Во иднина, уредите создадени врз основа на технологијата Wi-Fi ќе работат на фреквенции помеѓу оперативните ТВ канали, со што ќе се зголеми опсегот на сигурен прием. За да не се меша во работата на телевизијата, секој од Wi-Fi системите (предавател и приемник) постојано ќе ги скенира блиските фреквенции, спречувајќи судири во воздухот. Кога се движите во поширок опсег на фреквенции, станува неопходно да се има антена која подеднакво може да прима сигнали и од високи и од високи фреквенции. ниски фреквенции. Конвенционалните антени за камшик не ги исполнуваат овие барања, бидејќи Тие, во согласност со нивната должина, селективно прифаќаат фреквенции со одредена бранова должина. Антена погодна за примање сигнали во широк опсег на фреквенции е таканаречената фрактална антена, која има облик на фрактал - структура која изгледа исто без разлика со какво зголемување ја гледаме. Фрактална антена се однесува како структура која се состои од многу иглички антени со различни должини искривени заедно.

4.1.3 „Скршена“ антена

Американскиот инженер Нејтан Коен пред десетина години решил да состави аматерска радио станица дома, но наишол на неочекувана тешкотија. Неговиот стан се наоѓал во центарот на Бостон, а градските власти строго забраниле поставување антена надвор од зградата. Решението беше пронајдено неочекувано, превртувајќи го целиот последователен живот на радио аматерот наопаку.

Наместо да направи традиционално обликувана антена, Коен зел парче алуминиумска фолија и го пресекол во облик на математички објект познат како крива Кох. Оваа крива, откриена во 1904 година од германската математичарка Хелга фон Кох, е фрактал, скршена линија која изгледа како серија од бесконечно се намалуваат триаголници кои растат еден од друг како покрив на повеќестепена кинеска пагода. Како и сите фрактали, оваа крива е „само-слична“, односно на секој најмал сегмент има ист изглед, повторувајќи се. Ваквите криви се конструирани со бескрајно повторување на едноставна операција. Линијата е поделена на еднакви отсечки, а на секој сегмент се прави кривина во форма на триаголник (метод фон Кох) или квадрат (метод на Херман Минковски). Потоа, на сите страни на добиената фигура, слични квадрати или триаголници, но со помала големина, за возврат се свиткани. Продолжувајќи ја конструкцијата до бесконечност, можете да добиете крива што е „скршена“ во секоја точка (Слика 20).

Слика 20 - Конструкција на кривата Кох и Минковски

Конструкција на кривата Кох - еден од првите фрактални објекти. На бесконечна права линија се разликуваат отсечки со должина l. Секоја отсечка е поделена на три еднакви делови, а на средината е изграден рамностран триаголник со страна l/3. Потоа процесот се повторува: на отсечките l/3 се градат триаголници со страни l/9, на нив се градат триаголници со страни l/27 итн. Оваа крива има сопствена сличност, или непроменливост на скалата: секој од неговите елементи во намалена форма ја повторува самата крива.

Минковскиот фрактал е конструиран слично на кривата Кох и ги има истите својства. При неговото конструирање, наместо систем на триаголници, меандри се градат на права линија - „правоаголни бранови“ со бесконечно се намалуваат големини.

Кога ја конструирал кривата Кох, Коен се ограничил на само два или три чекори. Потоа ја залепил фигурата на мало парче хартија, ја закачил на ресиверот и бил изненаден кога открил дека не работи полошо од обичните антени. Како што се испостави подоцна, неговиот изум стана основач на фундаментално нов тип на антени, сега масовно произведени.

Овие антени се многу компактни: фракталната антена за мобилен телефон вградена во куќиштето има големина на обичен лизгач (24 x 36 mm). Покрај тоа, тие работат во широк опсег на фреквенции. Сето ова беше откриено експериментално; Теоријата за фрактални антени сè уште не постои.

Параметрите на фракталната антена направени со низа последователни чекори со помош на алгоритмот Минковски се менуваат на многу интересен начин. Ако права антена е свиткана во форма на „квадратен бран“ - меандер, нејзината добивка ќе се зголеми. Сите последователни меандри на засилувањето на антената не се менуваат, но опсегот на фреквенции што ги прима се проширува, а самата антена станува многу покомпактна. Точно, само првите пет или шест чекори се ефективни: за дополнително да го свиткате проводникот, ќе мора да го намалите неговиот дијаметар, а тоа ќе го зголеми отпорот на антената и ќе доведе до губење на добивката.

Додека некои си го оптоваруваат мозокот поради теоретски проблеми, други активно го спроведуваат пронајдокот во пракса. Според Нејтан Коен, сега професор на Универзитетот во Бостон и главен технички инспектор на фракталните антени системи, „за неколку години, фракталните антени ќе станат составен дел на мобилните и радиотелефоните и многу други уреди за безжични комуникации“.

фрактал со низа на антени

4.2 Примена на фрактални антени

Меѓу многуте дизајни на антени што се користат денес во комуникациите, типот на антена споменат во насловот на статијата е релативно нов и фундаментално различен од познатите решенија. Првите публикации кои ја испитуваат електродинамиката на фракталните структури се појавија во 80-тите години на 20 век. Тоа е почеток практична употребаФракталниот правец во технологијата на антените го започна пред повеќе од 10 години американскиот инженер Натан Коен, сега професор на Универзитетот Боаон и главен технички инспектор на компанијата Fractal Antenna Systems. Живеејќи во центарот на Бостон, со цел да ја заобиколи забраната на градската влада за поставување надворешни антени, тој решил да ја прикрие антената на една аматерска радио станица како украсна фигура направена од алуминиумска фолија. Како основа, тој ја зеде кривата Кох позната во геометријата (слика 20), чиј опис беше предложен во 1904 година од шведскиот математичар Нилс Фабијан Хелге фон Кох (1870-1924).

Слични документи

Концептот и принципот на работа на преносните антени и нивните модели на зрачење. Пресметка на големини и резонантни фреквенции за фрактални антени. Дизајн на антена со печатена микролента заснована на фракталот Кох и 10 прототипови на антени од типот на жица.

теза, додадена 02.02.2015


Развој на фрактални антени. Конструктивни методи и принципи на работа на фрактална антена. Конструкција на кривата Пеано. Формирање на фрактална правоаголна скршена антена. Антенска низа со двоен опсег. Фрактални фреквентно селективни површини.

теза, додадена 26.06.2015


Блок-дијаграм на приемниот модул на антени со активна фазна низа. Пресметка на релативното намалување на возбудувањето на работ на антената. Енергетски потенцијал на антените на приемните фазни низи. Точност на усогласување на зракот. Избор и пресметка на емитер.

работа на курсот, додадена 11/08/2014


Вовед во активностите на Антена-Сервис ДОО: инсталација и пуштање во употреба на терестријални и сателитски антенски системи, проектирање на телекомуникациски мрежи. општи карактеристикиосновни својства и области на примена на сателитски антени.

теза, додадена 18.05.2014 година


Видови и класификација на антени за мобилни комуникациски системи. Спецификацииантени KP9-900. Главната загуба на ефикасноста на антената е во работната положба на уредот. Методи за пресметување на антени за мобилни комуникациски системи. Карактеристики на моделерот на антена MMANA.

работа на курсот, додадена 17.10.2014


Видови микробранови уреди во дистрибутивните кола на антените низи. Дизајн на микробранови уреди врз основа на методот на распаѓање. Работа со програмата „Model-S“ за автоматизирани и параметарски типови на синтеза на повеќеелементни микробранови уреди.

тест, додаден на 15.10.2011 година


Главните задачи на теоријата на антената и карактеристиките на овој уред. Максвелови равенки. Електрично диполно поле во неограничен простор. Карактеристични карактеристикиантени со вибратор и отвор. Методи за контролирање на амплитудата на решетките.

упатство, додадено на 27.04.2013 година


Линеарна низа со цилиндрична спирална антена како радијатор. Употреба на антени низи за да се обезбеди висококвалитетно работење на антената. Дизајн на вертикално скенирање антена низа. Пресметка на еден емитер.

работа на курсот, додадена на 28.11.2010 година


Методи на создавање ефикасни антени. Линеарна антена низа. Оптимална антена за патувачки бранови. Насочен коефициент. Рамни антени низи. Влезна импеданса на зрачниот елемент. Карактеристики и примена на решетки кои не се подеднакво оддалечени.

работа на курсот, додадена 14.08.2015


Употреба на антени и за зрачење и за прием на електромагнетни бранови. Има широк спектар на различни антени. Дизајн на линеарна низа на шипки диелектрични антени, која е составена од шипки диелектрични антени.

За оние кои не знаат што е тоа и каде се користи, можам да кажам дека гледаат видео филмови за фрактали. И таквите антени се користат насекаде во денешно време, на пример, во секој мобилен телефон.

Така, на крајот на 2013 година, свекор ми и свекрвата ни дојдоа на гости, а потоа свекрвата во пресрет на новогодишниот празник ни побара антена за неа. мал телевизор. Мојот свекор гледа телевизија преку сателитска антена и обично прави нешто свое, но свекрва ми сакаше тивко да ги гледа новогодишните програми без да му пречи на свекор ми.

Добро, ѝ ја дадовме нашата антена со јамка (330x330 мм квадрат), преку која жена ми понекогаш гледаше телевизија.

И тогаш се приближуваше времето за отворање на Зимските олимписки игри во Сочи и мојата сопруга рече: Направете антена.

Не ми е проблем да направам друга антена, се додека има цел и значење. Тој вети дека ќе го направи тоа. И сега дојде време... но мислев дека е некако досадно да извајам друга антена со јамка, на крајот на краиштата, 21 век е во дворот и тогаш се сетив дека најпрогресивни во изградбата на антени се ЕХ-антените. , HZ-антени и фрактал-антени. Откако сфатив што е најпогодно за мојот бизнис, се населив на фрактална антена. За среќа, гледав секакви филмови за фрактали и одамна извадив секакви фотографии од Интернет. Затоа сакав да ја преведам идејата во материјална реалност.

Фотографиите се едно, специфичната имплементација на одреден уред е друго. Не се мачев долго и решив да изградам антена заснована на правоаголен фрактал.

Извадив бакарна жица со пречник од околу 1 мм, зедов клешти и почнав да правам работи... првиот проект беше целосен со користење на многу фрактали. Од навика, го правев тоа долго време, во студените зимски вечери, конечно го направив тоа, ја залепив целата фрактална површина на лесонит користејќи течен полиетилен, го залемив кабелот директно, долг околу 1 m, почнав да се обидувам.. Упс! И оваа антена добиваше ТВ канали многу појасно од антената за рамки... Бев задоволен од овој резултат, што значи дека не залудно се мачев и триев калуси додека ја свиткав жицата во фрактална форма.

Помина околу една недела и добив идеја дека големината на новата антена е речиси иста како антената со рамка, нема посебна корист, освен ако не земете предвид мало подобрување во приемот. И затоа решив да монтирам нова фрактална антена, користејќи помалку фрактали, а со тоа и помали по големина.

Фрактална антена. Првата опција

Во саботата на 08.02.2014 извадив мало парче бакарна жица што остана од првата фрактална антена и доста брзо, околу половина час, монтирав нова антена...

Фрактална антена. Втора опција

Потоа го залемив кабелот од првиот и испадна комплетен уред. Фрактална антена. Втора опција со кабел

Почнав да ја проверувам изведбата... Леле, по ѓаволите! Да, овој работи уште подобро и прима дури 10 канали во боја, што претходно не можеше да се постигне со помош на јамка антена. Добивката е значајна! Ако обрнете внимание и на фактот дека моите услови за прием се сосема неважни: вториот кат, нашата куќа е целосно блокирана од телевизискиот центар со високи згради, нема директна видливост, тогаш добивката е импресивна и при прием и во големина.

На интернет има фрактални антени направени со гравирање на фолија фиберглас... мислам дека нема разлика што да се прави, а димензиите не треба строго да се запазуваат за ТВ антена, во границите на работата на коленото.

Во математиката, фракталите се множества составени од елементи слични на множеството како целина. Најдобар пример: Ако внимателно ја погледнете линијата на елипсата, таа ќе стане права. Фрактал - без разлика колку блиску ќе зумирате - сликата ќе остане сложена и слична на општиот приказ. Елементите се распоредени на бизарен начин. Следствено, сметаме дека концентричните кругови се наједноставниот пример на фрактал. Колку и да се приближувате, се појавуваат нови кругови. Има многу примери на фрактали. На пример, Википедија дава цртеж на зелка Романеско, каде што главата на зелката се состои од конуси кои точно наликуваат на нацртаната глава од зелка. Читателите сега разбираат дека правењето фрактални антени не е лесно. Но, тоа е интересно.

Зошто се потребни фрактални антени?

Целта на фракталната антена е да фати повеќе со помалку. Во западните видеа, можно е да се најде параболоид каде парче фрактална лента ќе служи како емитер. Тие веќе прават елементи на микробранови уреди од фолија кои се поефикасни од обичните. Ќе ви покажеме како да комплетирате фрактална антена и да се справите со совпаѓањето сами со SWR метар. Да споменеме дека постои цела веб-страница, се разбира странска, каде што се промовира соодветниот производ за комерцијални цели, нема цртежи. Нашата домашна фрактална антена е поедноставна, главната предност е што можете да го направите дизајнот со свои раце.

Првите фрактални антени - биконични - се појавија, според видеото од веб-страницата fractenna.com, во 1897 година од Оливер Лоџ. Не гледај на Википедија. Во споредба со конвенционалниот дипол, пар триаголници наместо вибратор дава проширување на лентата од 20%. Со создавање на периодични повторливи структури, беше можно да се соберат минијатурни антени не полоши од нивните поголеми колеги. Често ќе најдете биконична антена во форма на две рамки или плочи со чудна форма.

На крајот, ова ќе овозможи да се примаат повеќе телевизиски канали.

Ако напишете барање на YouTube, се појавува видео за правење фрактални антени. Како функционира подобро ќе разберете ако ја замислите шесткраката ѕвезда на израелското знаме, чиј агол беше отсечен заедно со рамениците. Се испостави дека останаа три агли, два ја имаа едната страна на место, другата не. Шестиот свиок е целосно отсутен. Сега ќе поставиме две слични ѕвезди вертикално, со централни агли една до друга, процепи лево и десно, а над нив - сличен пар. Резултатот беше антена низа - наједноставната фрактална антена.

Ѕвездите се поврзани на аглите со фидер. Во парови по колони. Сигналот се зема од линијата, точно во средината на секоја жица. Структурата е составена со завртки на диелектрична (пластична) подлога со соодветна големина. Страната на ѕвездата е точно инч, растојанието помеѓу аглите на ѕвездите вертикално (должината на фидерот) е четири инчи, а хоризонталното растојание (растојанието помеѓу двете жици на фидерот) е инч. Ѕвездите имаат агли од 60 степени на нивните темиња, сега читателот ќе нацрта нешто слично во форма на шаблон, за подоцна да може самиот да направи фрактална антена. Направивме работна скица, но размерот не беше исполнет. Не можеме да гарантираме дека ѕвездите излегле точно, Microsoft Paint нема големи можности за правење точни цртежи. Само погледнете ја сликата за структурата на фракталната антена да стане очигледна:

1. Кафеавиот правоаголник ја покажува диелектричната подлога. Фракталната антена прикажана на сликата има симетрична шема на зрачење. Ако емитерот е заштитен од пречки, екранот се поставува на четири столбови зад подлогата на растојание од еден инч. На фреквенции нема потреба да се поставува цврст метален лим, ќе биде доволна мрежа со страна од четвртина инч, не заборавајте да го поврзете екранот со плетенка на кабелот.
2. Фидер со карактеристична импеданса од 75 Ом бара координација. Најдете или направете трансформатор кој претвора 300 оми во 75 оми. Подобро е да складирате SWR метар и да ги изберете потребните параметри не со допир, туку со користење на уредот.
3. Четири ѕвезди, свиткајте се од бакарна жица. Ќе ја исчистиме изолацијата на лакот на спојот со фидер (ако има). Внатрешното напојување на антената се состои од две паралелни парчиња жица. Добра идеја е да ја ставите антената во кутија за да ја заштитите од лоши временски услови.

Составување фрактална антена за дигитална телевизија

Откако ќе го прочитате овој преглед до крај, секој може да направи фрактални антени. Навлеговме толку длабоко во дизајнот што заборавивме да зборуваме за поларизација. Претпоставуваме дека е линеарен и хоризонтален. Ова произлегува од размислувањата:

• Видеото очигледно е од американско потекло, муабетот е за HDTV. Затоа, можеме да ја прифатиме модата на наведената земја.
• Како што знаете, неколку земји на планетата емитуваат од сателити користејќи кружна поларизација, меѓу нив и Руската Федерација и Соединетите држави. Затоа, веруваме дека другите технологии за пренос на информации се слични. Зошто? Имаше Студена војна, ние веруваме дека двете земји стратешки избраа што и како да пренесат, другите земји тргнаа од чисто практични размислувања. Кружната поларизација беше воведена специјално за шпионски сателити (се движат постојано во однос на набљудувачот). Оттука, постои причина да се верува дека има сличности во телевизиското и радио емитувањето.
• Структурата на антената вели дека е линеарна. Едноставно нема каде да се добие кружна или елипсовидна поларизација. Затоа - освен ако меѓу нашите читатели нема професионалци кои поседуваат MMANA - ако антената не се фати во прифатената положба, ротирајте 90 степени во рамнината на емитер. Поларизацијата ќе се промени во вертикална. Патем, многумина ќе можат да фатат FM ако димензиите се поставени 4 пати поголеми.Подобро е да земете подебела жица (на пример, 10 mm).

Се надеваме дека им објаснивме на читателите како да користат фрактална антена. Неколку совети за лесно склопување. Затоа, обидете се да најдете жица со лакирана заштита. Свиткајте ги формите како што е прикажано на сликата. Тогаш дизајнерите се разминуваат, препорачуваме да го направите ова:

1. Соголете ги ѕвездите и жиците на фидерот на местата на спојување. Прицврстете ги жиците на доводникот за ушите со завртки на подлогата во средните делови. За правилно извршување на дејството, однапред измерете инч и нацртајте две паралелни линии со молив. По нив треба да има жици.
2. Залемете една структура, внимателно проверувајќи ги растојанијата. Авторите на видеото препорачуваат емитерот да се направи така што ѕвездите ќе лежат рамно на фидерите со нивните агли, а со спротивните краеви се потпираат на работ на подлогата (секоја на две места). За приближна ѕвезда, локациите се означени со сино.
3. За да го исполните условот, затегнете ја секоја ѕвезда на едно место со завртка со диелектрична клешта (на пример, PVA жици направени од камбрика и слично). На сликата, местата за монтирање се прикажани со црвено за една ѕвезда. Завртката е шематски нацртана со круг.

Кабелот за напојување работи (опционално) од задната страна. Дупчете дупки на место. SWR се прилагодува со менување на растојанието помеѓу жиците на фидер, но во овој дизајн ова е садистички метод. Препорачуваме едноставно мерење на импедансата на антената. Да ве потсетиме како се прави ова. Ќе ви треба генератор на фреквенцијата на програмата што ја гледате, на пример, 500 MHz, и дополнително високофреквентен волтметар кој нема да се откаже од сигналот.

Потоа се мери напонот произведен од генераторот, за што е поврзан со волтметар (паралелно). Составуваме отпорен делител од променлив отпор со екстремно ниска самоиндуктивност и антена (го поврзуваме во серија по генераторот, прво отпорот, а потоа антената). Напонот го мериме со волтметар променлив отпорник, додека истовремено се прилагодува рејтингот додека отчитувањата на генераторот без оптоварување (види точка погоре) не станат двојно повисоки од сегашните. Ова значи дека вредноста на променливиот отпорник стана еднаква на брановата импеданса на антената на фреквенција од 500 MHz.

Сега е можно да се произведе трансформаторот по потреба. Тешко е да се најде она што ви треба на Интернет; за оние кои сакаат да гледаат радио преноси, најдовме готов одговор http://www.cqham.ru/tr.htm. На веб-локацијата е напишано и нацртано како да се совпадне товарот со кабел од 50 Ом. Ве молиме имајте предвид дека фреквенциите одговараат на опсегот на HF, SW делумно се вклопува овде. Карактеристичната импеданса на антената се одржува во опсег од 50 – 200 Ом. Тешко е да се каже колку ќе даде ѕвездата. Ако имате уред на вашата фарма за мерење на брановата импеданса на линија, да ве потсетиме: ако должината на фидерот е повеќекратно од четвртина од брановата должина, импедансата на антената се пренесува на излезот без промени. За мали и големи опсези, невозможно е да се обезбедат такви услови (запомнете дека особено фракталните антени вклучуваат и продолжен опсег), но за мерни цели, споменатиот факт се користи насекаде.

Сега читателите знаат сè за овие неверојатни уреди за примопредаватели. Таквата необична форма сугерира дека различноста на Универзумот не се вклопува во типичните граници.

Одговори на прашања од форумот, гостин и пошта.

Светот не е без добри луѓе:-)
Valery UR3CAH: "Добро попладне, Егор. Мислам дека овој напис (имено делот "Фрактални антени: помалку е повеќе") одговара на темата на вашата страница и ќе ве интересира :) Дали е вистина? 73!"
Да, секако дека е интересно. Оваа тема веќе ја допревме до одреден степен кога разговаравме за геометријата на хексабимите. И таму имаше дилема со „пакување“ на електричната должина во геометриски димензии :-). Затоа, ви благодарам, Валери, многу што го испративте материјалот.
„Фрактални антени: помалку е повеќе
Во текот на изминатиот половина век, животот брзо почна да се менува. Повеќето од нас прифаќаат достигнувања модерни технологииЗдраво за готово. Многу брзо се навикнувате на се што го прави животот поудобен. Ретко кој ги поставува прашањата „Од каде дојде ова?“ и „Како функционира?“ Микробрановата печка го загрева појадокот - одлично, паметниот телефон ви дава можност да разговарате со друга личност - одлично. Ова ни изгледа како очигледна можност.
Но, животот можеше да биде сосема поинаков, ако човек не бараше објаснување за настаните што се случуваат. Земете, на пример, Мобилни телефони. Се сеќавате на антените што се извлекуваат на првите модели? Тие се мешаа, ја зголемија големината на уредот и на крајот, често се кршеа. Веруваме дека засекогаш потонале во заборав, а дел од причината за тоа се... фракталите.

Фракталните обрасци фасцинираат со нивните модели. Тие дефинитивно личат на слики од космички објекти - маглини, јата на галаксии итн. Затоа е сосема природно дека кога Манделброт ја искажал својата теорија за фрактали, неговото истражување предизвикало зголемен интерес кај оние кои ја проучувале астрономијата. Еден од овие аматери по име Нејтан Коен, откако присуствуваше на предавањето на Беноа Манделброт во Будимпешта, ја доби идејата практична применастекнато знаење. Точно, тој го направи тоа интуитивно, а шансата одигра важна улога во неговото откритие. Како радио аматер, Нејтан се обиде да создаде антена со најголема можна чувствителност.
Единствениот начинза подобрување на параметрите на антената, што беше познато во тоа време, се состоеше од зголемување на нејзините геометриски димензии. Сепак, сопственикот на имотот во центарот на Бостон кој Нејтан го изнајмил бил категорично против поставување на големи уреди на покривот. Тогаш Нејтан почна да експериментира со различни форми на антени, обидувајќи се да го добие максималниот резултат со минимална големина. Инспириран од идејата за фрактални форми, Коен, како што велат, по случаен избор направил еден од најпознатите фрактали од жица - „Кох снегулка“. Шведскиот математичар Хелге фон Кох дошол до оваа крива уште во 1904 година. Се добива со делење на отсечка на три дела и замена на средниот сегмент со рамностран триаголник без страна што се совпаѓа со оваа отсечка. Дефиницијата е малку тешка за разбирање, но на сликата сè е јасно и едноставно.
Постојат и други варијации на кривата Кох, но приближната форма на кривата останува слична.
Кога Натан ја поврзал антената со радио приемникот, бил многу изненаден - чувствителноста драстично се зголемила. По низа експерименти, идниот професор на Универзитетот во Бостон сфатил дека антената направена според фрактална шема има висока ефикасност и покрива многу поширок опсег на фреквенции во споредба со класичните решенија. Покрај тоа, обликот на антената во форма на фрактална крива овозможува значително да се намалат геометриските димензии. Нејтан Коен дури излезе со теорема што докажува дека треба да се создаде широкопојасна антенадоволно е да му се даде облик на самослична фрактална крива.
Авторот го патентирал своето откритие и основал компанија за развој и дизајн на фрактални антени, Fractal Antenna Systems, со право верувајќи дека во иднина, благодарение на неговото откритие, мобилните телефони ќе можат да се ослободат од гломазните антени и да станат покомпактни. Во принцип, тоа е она што се случи. Точно, до ден-денес Нејтан е ангажиран во правна битка со големи корпорации, кој незаконски го користи своето откритие за производство на компактни комуникациски уреди. Некои познати производители Мобилни уреди, како што е Motorola, веќе постигнаа мирен договор со пронаоѓачот на фракталната антена“.

И покрај навидум „нереалната и фантастична“ ситуација со зголемувањето на корисниот сигнал, таа е апсолутно реална и прагматична. Не мора да бидете ракетен научник за да откриете од каде доаѓаат дополнителните микроволти. Со многу големо зголемување на електричната должина на антената, сите нејзини скршени делови се наоѓаат во просторот во фаза со претходните. И веќе знаеме од каде доаѓа добивката во повеќеелементните антени: поради додавањето енергија во еден елемент повторно емитирани од други елементи. Јасно е дека тие не можат да се користат како насочени од истата причина :-) но останува фактот: фракталната антена е навистина поефикасна од права жица.

• Назад
• Напред

Немате право да објавувате коментари

• Дучифат: Дали е навистина 9 миливати?

  Со новата антена, приемот на израелскиот Дучифат-1 стана значително подобар. Секогаш се слуша слабо, но се чини дека е подобро со куп од две антени со 7 елементи. Доби неколку телеметриски рамки. Малку е редок, се плашам дека декодерот не ми е точен. Или неточен „превод“ на броеви на пакети во параметри од DK3WN. Во пакетот, моќноста од сензорот (напред) е само 7,2 миливати. Но, ако ја кажува вистината, тогаш совршено се слушаат 10 миливати од неговата моќ на Земјата :-)

• Колку е убав овој свет, погледнете

  Само што седнав на иста маса со целиот свет. Преминот се препушта на еднакви микроволти од сите правци. Истото што го напишав вчера и завчера. Секој што ме посетува долго време веќе го прочитал. И тој слушаше. Подолу е саундтракот од три интересни QSO спроведени со интервал од 5-7 минути. Сè уште имаше врски меѓу нив, но не толку експресивни, Јапонци, Американци.... Веќе не можат да се нарекуваат DX поради нивниот голем број :-)

  Така, за неверниците, три аудиоа едно по друго: 9M2MSO, Малезија, Порторико NP4JS и конечно шармантната Сесиле од Венецуела YY1YLY. Благодарен сум на Семоќниот за фактот што сме толку различни, шарени, кул и интересни. Сите врски се како избор на SSB. како специјално за секого за да може сите да слушаат... :-)

• Успешен стогодишник

  Успешниот DelfiC3 леташе со своите 125 миливати, совршено се слуша, одлично се дешифрира со гаџетот Java RASCAL и ги испраќа примените линии до веб-страницата на тимот за поддршка. АУДИО - Слика од декодерот подолу.

  

• Изгубен ВЕБ приемник?

  Само што имавме време да зборуваме за машината Јава кога SUN ни лизна уште една свиња :-) Се разбира, сè е во корист на корисникот. Само тие заборавија дека треба да известат милиони корисници на WEB приемници, кои во 90 отсто од случаите работат преку Java машина, за заострување на безбедносните барања. И, патем, не само тие. Креаторите на WED приемниците (И, патем, и самиот Windows :-) се обидуваат да направат без JAVA користејќи HTML5 и други пресврти, но тоа не секогаш функционира. Премногу долга приказна ги поврзува: сè е поврзано со карактеристиките на хардверот. Мојот лаптоп, на пример, со користење на HTML5 може да обезбеди контрола на ресиверот, но не може да прима звук :-) Само размислете, ресиверот покажува сè, но молчи :-) Накратко, денес само Vadim, UT3RZ, ќе ви помогне.

  „UT3RZ Vadim. Priluki. http://cqpriluki.at.ua Во врска со ажурирањето на Jawa на 14 јануари 2014 година на верзијата 7 Ажурирање 51 (изградба 1.7.0_51-b13), се појавија проблеми со слушањето на WEB SDR приемниците. Креаторите на Jawa, во извршување на целите безбедност на компјутерските корисници, во својата нова верзија 7 Ажурирањето 51 ја воведе потребата од корисничка потврда за безбедност рачно.

• Проверете ги ушите на вашиот TNC

  Од досада, го слушав (ѕиркав;-) каналот за дигипетер на ISS. Шушка доста добро и доста активно. Аудио контролата, се разбира, снимаше сè. Краставата жаба ја здроби снимката. Еве го ставив, проверете ги поставките на вашите модеми или TNC. Убаво е таму, во вселената. Навистина е досадно: исти лица во текот на целата година :-(

  

• Телеграма UR8RF

  Радио Промин
  

  Ги сакам сите. Денес, 17 ноември, на Радио Промин на protyazhi 40 Khvylin Volodymyr UY2UQ дозна за аматерското радио. Можете да го слушате на веб-страницата на Радио Промин во аудио архивата на 17 ноември.
  Час 15:14:14 - 15:54:38 http://promin.fm/page/9.html?name=Audioarhiv1http://promin.fm/page/9.html?name=Audioarhiv1
  73! Со автомобилот Oleksandr UR8RF

• Интернетот оди до Морс

  Во декември 2011 г Google го објави објавувањето на апликацијата Gmail за iOS која ви овозможува брзо да правите кратки белешки. Во соопштението за печатот на компанијата се истакнува дека таквите записи ги користеле пештерските луѓе кога правеле цртежи на карпи. И сега софтверот за брзи белешки го доби своето логично продолжение - Google најави фундаментално нов начин на пишување на тастатурата на мобилните уреди.
  Gmail Tap е името на апликацијата со која ќе стане реалност преминот од вообичаената тастатура за паметен телефон со 26 копчиња на тастатура со две копчиња. Добро слушнавте. Отсега корисниците на iOS и Android уредите ќе можат да го користат Gmail Tap за пишување текстуални поракикористејќи само две копчиња – точка и цртичка. Специјалистите на Google предводени од Рид Морс (правнук на познатиот изумител на Морзеовиот код) им нудат на корисниците поедноставена верзија на Морзеовиот код, со кој СМС пораките може да се пишуваат не побавно отколку со стандардна тастатура. Способноста да се пишуваат две пораки во исто време е восхитувачка. Режимот за напредни корисници „режим на повеќе е-пошта“ вклучува употреба на две тастатури - стандардна на дното и дополнителна на горниот дел од екранот. Па дури и почетниот корисник на Gmail Tap може брзо да научи како да пишува без всушност да гледа во тастатурата. Погледнете колку е лесно:

Жичените фрактални антени кои се проучувани во оваа теза беа направени со свиткување на жицата според шаблон за печатена хартија. Бидејќи жицата беше свиткана рачно со помош на пинцети, точноста на правењето „свиткување“ на антената беше околу 0,5 mm. Затоа, за истражување беа земени наједноставните геометриски фрактални форми: кривата Кох и „биполарниот скок“ на Минковски.

Познато е дека фракталите овозможуваат намалување на големината на антените, додека димензиите на фракталната антена се споредуваат со димензиите на симетричниот полубранови линеарен дипол. Во понатамошното истражување во тезата, жичените фрактални антени ќе се споредат со линеарен дипол со /4-краци еднакви на 78 mm со резонантна фреквенција од 900 MHz.

Жичени фрактални антени базирани на кривата Кох

Работата дава формули за пресметување на фрактални антени врз основа на кривата Кох (Слика 24).

А) n= 0 б) n= 1 в) n = 2

Слика 24 - Кох крива на различни повторувања n

Димензија Дгенерализираниот Кох фрактал се пресметува со формулата:

Ако стандардниот агол на свиткување на Кох-кривата = 60 го замениме со формулата (35), ќе добиеме Д = 1,262.

Зависност на првата резонантна фреквенција на диполот Кох ѓК од фракталната димензија Д, броеви за повторување nи резонантна фреквенција на прав дипол ѓ D со иста висина како скршената линија на Кох (на екстремните точки) се одредува со формулата:

За слика 24, б на n= 1 и Д= 1,262 од формулата (36) добиваме:

ѓК= ѓ D 0,816, ѓ K = 900 MHz 0,816 = 734 MHz. (37)

За слика 24, c со n = 2 и D = 1,262, од формулата (36) добиваме:

ѓК= ѓ D 0,696, ѓ K = 900 MHz 0,696 = 626 MHz. (38)

Формулите (37) и (38) ни овозможуваат да го решиме инверзниот проблем - ако сакаме фракталните антени да работат на фреквенција ѓ K = 900 MHz, тогаш правите диполи мора да работат на следните фреквенции:

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

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

Користејќи го графикот на слика 22, ги одредуваме должините на /4-краци на правилен дипол. Тие ќе бидат еднакви на 63,5 mm (за 1102 MHz) и 55 mm (за 1293 MHz).

Така, направени се 4 фрактални антени врз основа на Кох кривата: две со димензии со 4 краци од 78 mm и две со помали димензии. На сликите 25-28 се прикажани слики од екранот RK2-47, од кои може експериментално да се одредат резонантните фреквенции.

Табелата 2 ги сумира пресметаните и експерименталните податоци, од кои е јасно дека теоретските фреквенции ѓТ се разликуваат од експерименталните ѓЕ не повеќе од 4-9%, и ова е доста добар резултат.

Слика 25 - Екран RK2-47 при мерење на антена со Кох-крива на итерација n = 1 со /4-краци еднакви на 78 mm. Резонантна фреквенција 767 MHz

Слика 26 - Екран RK2-47 при мерење на антена со Кох крива на итерација n = 1 со /4-краци еднакви на 63,5 mm. Резонантна фреквенција 945 MHz

Слика 27 - Екран RK2-47 при мерење на антена со Кох крива на повторување n = 2 со /4-краци еднакви на 78 mm. Резонантна фреквенција 658 MHz

Слика 28 - Екран RK2-47 при мерење на антена со Кох крива на повторување n = 2 со /4-краци еднакви на 55 mm. Резонантна фреквенција 980 MHz

Табела 2 - Споредба на пресметани (теоретски fT) и експериментални fE резонантни фреквенции на фрактални антени врз основа на Кох кривата

Жичени фрактални антени засновани на „биполарен скок“. Насочен модел

Фракталните линии од типот „биполарен скок“ се опишани во работата, меѓутоа, во работата не се дадени формули за пресметување на резонантната фреквенција во зависност од големината на антената. Затоа, беше одлучено експериментално да се одредат резонантните фреквенции. За едноставни фрактални линии од првата итерација (слика 29, б), направени се 4 антени - со должина од /4-рака еднаква на 78 mm, со половина од должината и две средни должини. За тешко-производливите фрактални линии од втората итерација (Слика 29, в), произведени се 2 антени со должина од 4 краци од 78 и 39 mm.

Слика 30 ги прикажува сите произведени фрактални антени. Слика 31 го прикажува изгледот на експерименталното поставување со фрактална антена со втора итерација „биполарен скок“. На сликите 32-37 е прикажано експерименталното определување на резонантните фреквенции.

А) n= 0 б) n= 1 в) n = 2

Слика 29 - Минковски крива „биполарен скок“ од различни повторувања n

Слика 30 - Изгледсите произведени жичен фракталантени (дијаметри на жица 1 и 0,7 mm)

Слика 31 - Експериментално поставување: панорамски VSWR и мерач на слабеење RK2-47 со фрактална антена од типот „биполарен скок“, втора итерација

Слика 32 - Екран RK2-47 при мерење на антена „биполарен скок“ со итерација n = 1 со /4-краци еднакви на 78 mm.

Резонантна фреквенција 553 MHz

Слика 33 - Екран RK2-47 при мерење на антена „биполарен скок“ со итерација n = 1 со /4-краци еднакви на 58,5 mm.

Резонантна фреквенција 722 MHz

Слика 34 - Екран RK2-47 при мерење на „биполарен скок“ антена со итерација n = 1 со /4-краци еднакви на 48 mm. Резонантна фреквенција 1012 MHz

Слика 35 - Екран RK2-47 при мерење на антена „биполарен скок“ со итерација n = 1 со /4-краци еднакви на 39 mm. Резонантна фреквенција 1200 MHz

Слика 36 - Екран RK2-47 при мерење на антена „биполарен скок“ со итерација n = 2 со /4-краци еднакви на 78 mm.

Првата резонантна фреквенција е 445 MHz, втората е 1143 MHz

Слика 37 - Екран RK2-47 при мерење на антена „биполарен скок“ со итерација n = 2 со /4-краци еднакви на 39 mm.

Резонантна фреквенција 954 MHz

Како што покажаа експерименталните студии, ако земеме симетричен полубран линеарен дипол и фрактална антена со исти должини (Слика 38), тогаш фракталните антени од типот „биполарен скок“ ќе работат со помала фреквенција (за 50 и 61 %), а фракталните антени во форма на крива Кох работат на фреквенции 73 и 85% пониски од оние на линеарен дипол. Затоа, навистина, фракталните антени можат да се направат во помали димензии. Слика 39 ги прикажува димензиите на фракталните антени за исти резонантни фреквенции (900-1000 MHz) во споредба со кракот на конвенционален полубранови дипол.

Слика 38 - „Конвенционални“ и фрактални антени со иста должина

Слика 39 - Големини на антената за исти резонантни фреквенции

5. Мерни модели на зрачење на фрактални антени

Моделите на зрачење на антената обично се мерат во „анехоични“ комори, чии ѕидови го апсорбираат зрачењето што се случува на нив. Во овој труд, мерењата беа извршени во редовна лабораторија на Физичко-технолошкиот факултет, а рефлектираниот сигнал од металните куќишта на инструментите и железните држачи внесе одредена грешка во мерењата.

Како извор на микробрановиот сигнал се користеше сопствениот генератор на панорамскиот VSWR и мерачот на слабеење RK2-47. Мерач на ниво на електромагнетно поле ATT-2592 беше користен како приемник на зрачење од фракталната антена, овозможувајќи да се направат мерења во опсегот на фреквенција од 50 MHz до 3,5 GHz.

Прелиминарните мерења покажаа дека моделот на зрачење на симетричен полубран линеарен дипол значително го искривува зрачењето од надворешната страна на коаксијалниот кабел, кој беше директно (без соодветни уреди) поврзан со диполот. Еден од начините да се потисне радијацијата на далноводот е да се користи монопол наместо дипол заедно со четири меѓусебно нормални /4 „противтегови“ кои играат улога на „земјување“ (Слика 40).

Слика 40 - /4 монополна и фрактална антена со „противтегови“

На сликите 41 - 45 се прикажани експериментално измерените обрасци на зрачење на антените што се испитуваат со „противтежини“ (резонантната фреквенција на зрачењето практично не се менува кога се движи од дипол во монопол). Мерењата на густината на флуксот на моќноста на зрачењето на микробрановата во микровати на метар квадратен беа извршени во хоризонталната и вертикалната рамнина во интервали од 10. Мерењата беа извршени во „далечната“ зона на антената на растојание од 2.

Првата антена што се проучуваше беше праволиниски /4-вибратор. Од моделот на зрачење на оваа антена е јасно (слика 41) дека таа се разликува од теоретската. Ова се должи на грешки во мерењето.

Грешките во мерењето за сите антени што се испитуваат може да бидат како што следува:

Рефлексија на зрачење од метални предмети во внатрешноста на лабораторијата;

Недостаток на строга меѓусебна перпендикуларност помеѓу антената и противтежите;

Не целосно потиснување на зрачењето од надворешната обвивка на коаксијалниот кабел;

Неточно читање на аголни вредности;

Неточно „таргетирање“ на мерачот ATT-2592 на антената;

Пречки од мобилни телефони.