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.

Хостирано на http://www.allbest.ru/

Вовед

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

Структурно, антената се состои од жици, метални површини, диелектрици, магнетодиелектрици. Целта на антената е објаснета со поедноставен дијаграм на радио врската. Високофреквентните електромагнетни осцилации модулирани со корисен сигнал и создадени од генератор се претвораат од предавателна антена во електромагнетни бранови и зрачат во вселената. Вообичаено, електромагнетните осцилации се носат 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 ги зема слободните радио бранови и ги претвора во споени бранови кои се напојуваат до ресиверот преку фидер. 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 осцилацииВ разни видовибрановоди и резонатори на празнина.

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 поголема е моќноста на сигналот што го прима дадена антена, повеќе моќсигнал добиен од наједноставната антена - вибратор со полубранови (изотропен радијатор) поставен на истата точка во вселената. Зголемувањето 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 вредностите од ист тип. Пожелно е да се има антена со голема добивка, меѓутоа, зголемувањето на засилувањето бара, по правило, комплицирање на неговиот дизајн и димензии. Нема едноставни мали антени 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 хоризонталната и во вертикалната рамнина. Семонасочните антени во која било рамнина имаат шема во форма на круг, односно антената може да прима сигнали од сите страни на ист начин, на пример, шема на зрачење на вертикална игла во хоризонтална рамнина. Насочената антена се карактеризира со присуство на еден или повеќе насочени лобуси, од кои најголемиот се нарекува главен. Вообичаено, покрај главниот лобус, има и задни и странични лобуси, чие ниво е многу помало од главниот лобус, што сепак ја влошува работата на антената, поради што настојуваат да го минимизираат нивното ниво што е можно повеќе. .

Влезната импеданса на антената е 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. Со фазно поместување, покрај активната компонента, се појавува и реактивна компонента - индуктивна или капацитивна, во зависност од тоа дали струјата заостанува зад напонот во фаза или го води. Влезната импеданса зависи од фреквенцијата на примениот сигнал. Покрај горенаведените основни карактеристики, антените имаат и низа други важни параметри, како што се односот на стоечки бранови SWR (SWR - Standing Wave Ratio), нивото на вкрстена поларизација, опсегот на работна температура, оптоварувањето на ветерот итн.

1.2 Класификација на антената

Антените може да се класифицираат според различни критериуми: според принципот на жлебот LH, според природата на елементите што зрачат (антени со линеарни струи, или антени на вибратори, антени што зрачат низ отворот - антени со отвор, антени површински ќе); според видот на радио инженерскиот систем во кој се користи антената (антени за радио комуникација, за емитување, телевизија итн.). Ќе се држиме до класификацијата на опсегот. Иако антените со исти (по тип) зрачни елементи многу често се користат во различни опсези на бранови должини, нивниот дизајн е различен; параметрите на овие антени и барањата за нив, исто така, значително се разликуваат.

Антените од следните бранови опсези се земаат во предвид (имињата на опсегот се дадени во согласност со препораките на Радио регулативата; имињата кои се широко користени во литературата за уредите за снабдување со антени се означени во загради): миријаметарски (екстра долги) бранови (); километарски (долги) бранови (); хектометриски (средни) бранови (); декаметарски (кратки) бранови (); метарски бранови (); дециметарски бранови (); сантиметарски бранови (); милиметарски бранови (). Последните четири опсези понекогаш се комбинираат под општото име „ултра-кратки бранови“ (VHF).

1.2.1 Опсези на антени

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 систем за радио комуникација или систем за емитување, пред сè, се посветува внимание на квалитетот на комуникацијата (емитување), како и на практичноста за користење на овој систем (кориснички терминал), кој се одредува според димензиите, тежината, леснотијата на работа и списокот на дополнителни функции. Сите овие параметри се суштински одредени од типот 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 опсегот на нивните работни фреквенции.

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

Во последниве години, најпопуларни во однос на обезбедување на лични комуникациски услуги, радио и телевизиско емитување се HF, VHF и микробрановите радио системи, чии антенски уреди ќе бидат разгледани подолу. Истовремено, треба да се забележи дека, и покрај навидум неможноста да се измисли нешто ново во бизнисот со антените, во последните години, врз основа на нови технологии и принципи, направени се значителни подобрувања на класичните антени и развиени се нови антени кои се фундаментално различни од претходно постојните по дизајн, димензии, главни карактеристики 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 аранжмани на антени кои се или само за пренос, за пренос-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 (комуникација, емитување, итн.) , задачите што ги решава уредот (алармирање, комуникација, емитување итн.) г.). Во општиот случај, за да се зголеми насочноста 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 зракот на антената во просторот (обезбедете контрола врз положбата на шемата на зрачење на антената). Во секој опсег, исто така е можно да се направи разлика помеѓу антенски уреди кои работат само на одредена фреквенција (еднофреквентна или теснопојасна) и антени кои работат во прилично широк фреквентен опсег (широкопојасен или широк опсег).

1.3 Зрачење од антените низи

За да се добие висока директивност на зрачење, честопати потребна во пракса, можете да користите систем на слабо насочени антени, како што се вибратори, слотови, отворени краеви на брановоди и други, лоцирани во вселената на одреден начин и возбудени од струи со потребната однос на амплитуди и фази. Во овој случај, целокупната директивност, особено со голем број радијатори, се одредува главно од вкупните димензии на целиот систем и, во многу помала мера, од индивидуалните насочувачки својства на поединечните радијатори.

Антенските низи (AR) се меѓу таквите системи. Обично AR е систем од идентични зрачни елементи, подеднакво 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 низи. Понекогаш зрачните елементи се наоѓаат по кружен лак или на заоблени површини кои одговараат на обликот на објектот на кој се наоѓа AR (конформален AR).

Наједноставна е линеарната низа, во која зрачните елементи се наоѓаат по права линија, наречена оска на низата, на еднакви растојанија едни од други (еднакво оддалечена низа). Растојанието d помеѓу фазните центри на емитери се нарекува чекор на решетка. Линеарната AR, покрај неговата независна вредност, често е основа за анализа на други видови AR.

2 . Анализа на структури на перспективни антени

2,1 HF и VHF антени

Слика 1 - Антенски базни станици

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

Антените на базната станица се главно ненасочени во хоризонталната рамнина, бидејќи обезбедуваат комуникација главно со предмети што се движат. Најраспространетите камшички антени со вертикална поларизација од типот „земјен авион“ („GP“) 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 монтирани на јарболот (Слика 1).

Должината на игличките L е l / 4, l / 2 и 5/8 l, а противтежите се во опсег од 0,25 l до 0,1 l. 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 оми под агол еднаков на 30º ... 45º. Моделот на зрачење на таквата антена во вертикалната рамнина има максимум под агол од 30º во однос на хоризонтот. Добивањето на антените е еднакво на засилувањето на вертикалниот полубранови дипол. Во овој дизајн, сепак, нема врска на иглата со јарболот, што бара дополнителна употребакраток спој јамка од l / 4 кабел за заштита на антената од гром и статички електрицитет.

На антена со должина L = l/2 не и се потребни противтегови, чија улога ја игра јарболот, а нејзиниот DN во вертикалната рамнина е посилно притиснат до хоризонтот, што го зголемува неговиот опсег. Во овој случај, се користи трансформатор со висока фреквенција за намалување на влезниот отпор, а основата на пиновите 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.

Најефективна од „GP“ антените за комуникација на далечина е антената со L = 5/8l. Тој е малку подолг од антена со полубранови, а кабелот за фидер е поврзан со соодветниот индуктор кој се наоѓа во основата на вибраторот. Противтегови (најмалку 3) се наоѓаат во хоризонтална рамнина. Зајакнувањето на таквата антена е 5-6 dB, максималниот DN се наоѓа под агол од 15º во однос на хоризонтот, а самиот игла е заземјен на јарболот преку соодветна калем. Овие антени се потесни од полубрановите антени и затоа бараат повнимателно подесување.

Слика 2 - Полубран вибратор на антена

Слика 3 - Ромбична полубранова вибраторна антена

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

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

Во близина на антената не треба да има метални предмети и конструкции (телевизиски антени, жици, итн.);

Пожелно е да се инсталираат антени што е можно повисоко;

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

Суштинска улога во воспоставувањето стабилна радио комуникација има поларизацијата на примениот (зрачениот) 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), шемата на зрачење има форма на фигура-осум во хоризонталната рамнина и круг во вертикално. Факторот на засилување, како што е наведено погоре, се зема како мерна единица.

Ако аголот помеѓу вибраторите на таквата антена е 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 тип V ќе се поврзат така што нивните RP ќе се сумираат, се добива ромбична антена, во која директивноста е многу поизразена (слика 3).

Кога е поврзан со врвот на ромбот, спротивно на точките за напојување, отпорноста на оптоварување Rn, која ја троши моќноста еднаква на половина од моќноста на предавателот, го потиснува задниот лобус на RP 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 "двоен квадрат" со засилување од 8...9 dB, задниот лобус потиснување на АП - не помалку од 20 dB, поларизација - вертикална.

Слика 4 - Антенски „бранови канал“

Најшироко користени, особено во опсегот VHF, се антените од типот „бранови канали“ (во странската литература - антени Uda-Yaga), бидејќи тие се прилично компактни и обезбедуваат големи вредности на Ga со релативно мали димензии. Антените од овој тип се збир на елементи: активни - вибратор и пасивен - рефлектор и неколку директори инсталирани на една заедничка стрела (Слика 4). Ваквите антени, особено 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 дополнително подесување.

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 дотерувањето на антената, поради што точната вредност на влезната импеданса на таквите антени е често не е наведено во литературата. Особено, кога се користи вибратор со јамка Pistohlkors како вибратор, кој има влезен отпор од околу 300 оми, со зголемување на бројот на пасивни елементи, влезниот отпор на антената се намалува и достигнува вредности од 30-50 оми. , што доведува до несовпаѓање со фидер и бара дополнителна координација. Со зголемување на бројот на пасивни елементи, шемата на антената се стеснува, а засилувањето се зголемува, на пример, за антени со три и пет елементи, добивките се 5 ... 6 dB и 8 ...

Антените со патувачки бранови (TW) се повеќе широкопојасни во споредба со антените со брановидни канали и немаат потреба од подесување, во кое сите вибратори лоцирани на исто растојание еден од друг се активни и поврзани со собирната линија (Слика 5). Сигналната енергија добиена од нив се додава во собирната линија речиси во фаза и влегува во фидер. 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 ABV со шест вибратори со различни должини што одговараат на потребниот опсег на фреквенција и се наоѓаат под агол од 60º во однос на собирната линија, засилувањето варира од 4 dB до 9 dB во опсегот на работа, а нивото на задното зрачење е пониски за 14 dB.

Слика 5 - Антена со патувачки бранови

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

Насочните својства на разгледуваните антени се менуваат во зависност од брановата должина на примениот сигнал. Еден од најчестите типови на антени со константна форма на RP во широк фреквентен опсег се антените со логаритамска периодичност на структурата или лог-периодични антени (LPA). Тие се одликуваат со широк опсег: максималната бранова должина на примениот сигнал го надминува минимумот за повеќе од 10 пати. Во исто време, се обезбедува добро усогласување помеѓу антената и фидер во целиот работен опсег, а засилувањето останува практично непроменето. Линијата за собирање LPA обично се формира од два проводници лоцирани еден над друг, на кои вибраторските краци се прицврстени хоризонтално наизменично преку еден (Слика 6, поглед одозгора).

Излегува дека LPA вибраторите се впишани во рамнокрак триаголник со агол на темето b и основа еднаква на најголемиот вибратор. Работниот опсег на антената се одредува според димензиите на најдолгите и најкратките вибратори. За логаритамската структура на мрежата на антената, мора да се исполни одреден сооднос помеѓу должините на соседните вибратори, како и помеѓу растојанијата од нив до врвот на структурата. Оваа врска се нарекува период на структурата φ:

Б2? B1=B3? B2=A2? A1=A3? A2=…=f

Така, димензиите на вибраторите и нивното растојание од врвот на триаголникот се намалуваат експоненцијално. Карактеристиките на антената се одредуваат со вредноста 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 толку е помало нивото на задните и страничните лобуси на AP. Меѓутоа, во овој случај, бројот на вибратори се зголемува, димензиите и тежината на антената се зголемуваат. Оптимално изберете ги вредностите на аголот b во рамките на 3є ... 60є, и f - 0,7 ... 0,9.

Во зависност од брановата должина на примениот сигнал, во структурата на антената се возбудуваат неколку вибратори, чии димензии се најблиску до половина од брановата должина на сигналот, така што LPA во принцип е сличен на неколку антени „бранови канали“ поврзани заедно, од кои секоја содржи вибратор, рефлектор и директор. При 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 излегува дека е помала од добивката на антената „бранови канали“ со ист број елементи, но пропусниот опсег на LPA се покажува многу поширок. Значи, за LPA од десет вибратори и вредности b = 45º, f = 0,84, пресметаната добивка е 6 dB, што практично не се менува во целиот опсег на работна фреквенција.

За радио-релејните комуникациски линии, многу е важно да се има тесен модел на зрачење за да не се попречуваат други електронски средства и да се обезбеди висококвалитетна комуникација. За стеснување на шаблонот, широко се користат антенски низи (ARs), 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 работната фреквенција - колку е поголема фреквенцијата, толку покомпактна ќе биде низата на антената и потесна шема на зрачење, и, следствено, , толку е поголема добивката. За истите фреквенции, со зголемување на големината на низата (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 или повеќе, а ширината на шаблонот во која било од рамнините може да биде стеснет на 10º, на пример, за 16 вертикално лоцирани вибратори со јамка во фреквентен опсег од 395 ... 535 MHz DN се стеснува во вертикалната рамнина на 10º.

Главниот тип на антени што се користат во корисничките терминали се вертикално поларизирани антени со камшик со 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 целосно заземјување и ограничувањето на геометриските димензии на антените. Вториот бара висококвалитетно усогласување на антената со влезните кола на радио уредот. Типични опции за дизајн за совпаѓање се индуктивноста распределена по должината и индуктивноста на основата на антената. За зголемување на опсегот на радио комуникација се користат специјални издолжени антени долги неколку метри, со што се постигнува значително зголемување на нивото на примениот сигнал.

Во моментов, постојат многу видови на автомобилски антени, различни по изглед, дизајн, цена. Овие антени подлежат на строги механички, електрични, перформанси и естетски барања. Најдобри резултати во однос на опсегот на комуникација имаат антена со целосна големина со должина 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 комуникацијарезонантните антени со микроленти (едно, две и три бендови) може да се користат во автомобили, за кои не е потребна инсталација на надворешни делови, бидејќи се прикачени на внатрешната страна на стаклото на автомобилот. Ваквите антени обезбедуваат прием и пренос на вертикално поларизирани сигнали во опсегот на фреквенции 450 ... 1900 MHz, 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 системи за радио релејна комуникација, радио и телевизиско емитување, мобилни телевизиски системи итн., за сателитски системи - директно телевизиско емитување, телефон, факсимил, пејџинг, видео конференции, пристап до Интернет итн. Користените фреквенциски опсези за наведените типови на комуникација и емитување одговараат на деловите од фреквенцискиот спектар доделени за овие цели, од кои 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 строго овој опсег започнува од 3 GHz.

За копнените микробранови системи, уредите за антена се рефлектор со мала големина, антени со сирена, леќи со рогови, монтирани на јарболи и заштитени од штетни атмосферски влијанија. Насочените антени, во зависност од намената, дизајнот и опсегот на фреквенција, имаат широк опсег на карактеристики, имено: во однос на засилување - од 12 до 50 dB, во однос на ширината на моделот (ниво - 3 dB) - од 3,5 до 120º. Дополнително, клеточните телевизиски системи користат биконични сееднонасочни (во хоризонталната рамнина) антени, составени од два метални конуси 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 ... 15º, 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 (ESA), 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 рекурзивно повторување на растечка или опаѓачка скала на оригиналните детерминистички или случајни обрасци. Фракталните технологии станаа широко распространети во формирањето 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. Покрај тоа, прототипот на модерните фрактални технологии во технологијата на антената беа лог-периодични и спирални конструкции предложени во средината на 60-тите години на минатиот век. Точно, во строга математичка смисла, таквите конструкции во времето на развојот не беа поврзани со фракталната геометрија, бидејќи беа, всушност, само фрактали од првиот вид. Сега истражувачите, главно со обиди и грешки, се обидуваат да користат фрактали познати 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.

Објавени од Коен, резултатите од студиите за карактеристиките на новиот дизајн на антена го привлекоа вниманието на специјалистите. Благодарение на напорите на многу истражувачи, денес теоријата на фрактални антени стана независен, прилично развиен апарат за синтеза и анализа на ЕМА.

3.2 Својствафрактални антени

SFCs може да се користат како шаблони за производство на монополи и диполни краци, топологија на печатени антени, површини за избор на фреквенција (FSS) или обвивки на рефлектор на огледало, контурирање на антени со јамки и профили на отворите на роговите, како и слотови за глодање во антени со процепи.

Експерименталните податоци добиени од компанијата Cushcraft за кривата Кох, четири повторувања на меандерот и спиралната антена овозможуваат споредување на електричните својства на антената Кох со други радијатори со периодична структура. Сите споредени радијатори имаа мултифреквентни својства, кои се манифестираа во присуство на периодични резонанции во графиконите на импедансата. Сепак, за апликации со повеќе опсег, најпогоден е Кох фракталот, 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 претстави 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. Линијата предложена од него во лимитот 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 името на 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 анализата објавена од Peano (Слика 10).

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

Слика 10 - Итерации на скршената линија предложена од Хилберт во 1891 година

Често се толкува како рекурзивна крива Пеано

Затоа, за да се наведат објектите на антената технологија што се разгледуваат, кога се опишува една или друга форма на фрактална антена, треба, доколку е можно, да се споменат и 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 граница.

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

Слика 11 - Опција за 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 минијатуризација на антенските низи на претплатнички терминали во такви средства за комуникација, специјалисти од Лабораторијата за електромагнетизам на Универзитетот во Патра (Грција) предложија фрактална сличност со превртената L-антена (ILA). Суштината на идејата е да се свитка вибраторот Кох за 90° во точката што го дели на сегменти со сооднос на должина 2:1. За мобилни комуникации со носечка фреквенција од ~2,4 Hz, димензиите на таквата антена во печатена форма се 12,33×10,16 mm (~l/10×l/12), пропусниот опсег е ~20%, а ефикасноста е 93% .

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

Шемата на директивност во азимут е речиси униформа, засилувањето во однос на влезот на фидерот е ~ 3,4 dB. Точно, како што е забележано во написот, работата на таквите печатени елементи како дел од мрежа (слика 12) е придружена со намалување на нивната ефикасност во споредба со еден елемент. Така, при 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 влошувањето на ефикасноста на антените е меѓусебното влијание на печатените елементи.

Така, можноста за избор на различни параметри на антенскиот систем врз основа на скршената 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 проучување.

3.3 Карактеристики на фрактални антени

Фракталната антена Кох прикажана на Слика 13 или 20 е само една од опциите имплементирани со користење на рамностран иницирачки рекурзиски триаголник, т.е. аголот и на неговата основа (агол на вовлекување или „длабок агол“) е 60°. Оваа верзија на фракталот Кох се нарекува стандардна. Сосема е природно да се праша дали може 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 промена на овој агол, можно е да се добијат 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 истражуваше корелацијата помеѓу својствата на антената и димензијата на генерализираниот Кох фрактал D, што во општиот случај се одредува со зависноста

(1)

Се покажа дека како што се зголемува аголот, u се зголемува и во фракталната димензија и се приближува до 2 за u > 90° рекурзивни објекти.

Слика 13 - Конструкција на Кох кривата со агол и а) 30° и б) 70° во основата на триаголникот во фракталниот генератор

Со зголемување на димензијата, вкупната должина на скршената линија исто така се зголемува нелинеарно, што се одредува со релацијата:

(2)

каде што L0 е должината на линеарен 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 да се зголеми вкупната должина на префракталот за повеќе од четири пати. Како што може да очекувате, постои директна врска помеѓу рекурзивната димензија и својствата на антената како што се примарна резонантна фреквенција, внатрешен резонантен отпор и перформанси со 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 праволиниски дипол fD со иста висина како Кох скршена линија (во екстремни точки):

(3)

Слика 14 - Ефектот на „истекување“ на електромагнетен бран

Во општиот случај, за внатрешниот отпор на диполот Кох на првата резонантна фреквенција, следнава приближна врска е точно:

(4)

каде R0 е внатрешниот отпор на линеарниот дипол (D=1), кој во овој случај е еднаков на 72 Ohm. 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 на и, вредностите на резонантните фреквенции се приближуваат едни кон други, и, следствено, нивниот број расте во даден спектрален опсег (Слика 15). Во исто време, колку е поголем бројот на повторувања, толку е посилна оваа конвергенција.

Слика 15 - Ефектот на стеснување на интервалот помеѓу резонантните фреквенции

Друг важен аспект на диполот Кох беше проучен на Државниот универзитет во Пенсилванија - 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. Значи, во третото повторување, внатрешниот отпор на стандардниот Кох дипол (u = 60°) без да се земат предвид загубите кога фидерот е поврзан во центарот е 28 оми. Кога го преместувате фидерот на еден од краевите на антената, можете да добиете отпор од 50 оми.

Сите конфигурации на скршената линија Кох разгледани досега се синтетизирани рекурзивно. Меѓутоа, според Вина, ако се прекрши ова правило, особено со поставување на различни агли и? при 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 u. На пример, за да го промените според линеарен закон и n \u003d и n-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 и така натаму. 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 n.

Разгледаниот пристап овозможува да се постави распределбата на резонантните фреквенции на антената и вредностите на нејзиниот внатрешен отпор. Сепак, преуредувањето на редоследот на менување на вредностите на аглите и во итерации не дава еквивалентен резултат. За иста висина на полилинијата, различни комбинации на исти агли, на пример, u1 = 20°, u2 = 60° и u1 = 60°, u2 = 20° (Слика 16), ја даваат истата расклопена префрактална должина. Но, спротивно на очекувањата, целосното совпаѓање на параметрите не го обезбедува идентитетот на резонантните фреквенции и идентитетот на повеќепојасните својства на антените. Причината е промената на внатрешниот отпор на полилиниските сегменти, т.е. клучната улога ја игра конфигурацијата на проводникот, а не неговите димензии.

Слика 16 - Генерализирани Кох префрактали 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 антени

Темите за антената се една од најперспективните и од значителен интерес во модерната теорија за пренос на информации. Таквата желба да се развие оваа конкретна област на научен развој е поврзана со постојано зголемување на барањата 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. Токму на ист начин, научниците дошле до идеја да научат како да се комуницира и бројни компјутерски мрежи.

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

Брзините на пренос, толку неверојатно брзи во времето на развојот на технологиите, денес веќе не ги задоволуваат барањата и желбите на корисниците на овие случувања. Неколку водечки развојни центри започнаа нов WiMAX проект за подобрување на брзината врз основа на проширување на каналот во веќе постоечкиот стандард за WiFi. Какво место зазема темата на антената во сето ова?

Проблемот со проширување на каналот за пренос може делумно да се реши со воведување уште поголема компресија од постојната. Употребата на фрактални антени ќе овозможи поквалитетно и најефективно решавање на овој проблем. 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 пропусниот опсег во опсегот на фреквенции итн.

4.1.1 Изградба на дрво Кејли

Дрвото Кејли е еден од класичните примери на фрактални множества. Неговата нулта итерација е само отсечка со дадена должина l. Првата и секоја наредна непарна итерација се два сегменти со точно иста должина l како и претходната итерација, лоцирани нормално на отсечката од претходната итерација така што нејзините 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 изградбата 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 типот на антена „Cayley Tree“ Извршени се теоретски пресметки на фракталната антена во форма на Кејли дрво 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 интерфејсот на програмскиот јазик EDEM. Дизајнираната фрактална антена базирана на дрвото Кејли е прикажана на Слика 18.

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

Резултатите од пресметките извршени од авторите на фракталната антена на Cayley Tree овозможија да се извлечат следните заклучоци. Се покажува дека низа резонантни фреквенции се повторуваат приближно со двојна вредност од претходната фреквенција. Утврдени се тековните распределби на површината на антената. Проучени се делови и од вкупниот пренос и од тоталната рефлексија. електромагнетно поле.

Слика 18 - Кејли дрво од 6-ти ред

4 .1.2 мултимедијална антена

Минијатуризацијата ја зафаќа планетата со скокови и граници. Појавата на компјутери со големина на зрно грав не е далеку, но засега, Fractus ни ја привлекува антената, 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 патентирана технологија на фрактална антена, а неговата површина е само 3,7 x 2 mm. Според програмерите, малата антена ќе ја намали големината на мултимедијалните производи во кои ќе ја најде својата употреба во блиска иднина, или ќе натрупа повеќе функции во еден уред.

Телевизиските станици пренесуваат сигнали во опсег од 50-900 MHz, кои самоуверено се примаат на растојание од многу километри од предавателната антена. Познато е дека осцилациите на повисоките фреквенции минуваат низ згради и разни препреки полоши од нискофреквентните, кои едноставно ги обиколуваат. Затоа, технологијата Wi-Fi што 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 Со таква неправда во однос на напредната Wi-Fi технологија, наскоро ќе заврши, се разбира, без штета за потрошувачите на ТВ. Во иднина, уредите базирани на технологијата Wi-Fi ќе работат на фреквенции помеѓу активните 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 префрлате на поширок опсег на фреквенции, станува неопходно да се има антена која подеднакво добро прима сигнали и од високи и од ниски фреквенции. Обичните антени за камшик не ги исполнуваат овие барања, бидејќи. тие селективно примаат фреквенции со одредена бранова должина во согласност со нивната должина. Антена погодна за примање сигнали во широк опсег на фреквенции стана таканаречена фрактална антена, која има облик на фрактал - структура која изгледа исто без разлика колку зголемено ја гледаме. Фрактална антена се однесува како што би се однесувала структура од многу иглички антени со различни должини извртени заедно.

4.1.3 „Скршена“ антена

Американскиот инженер Нејтан Коен пред десет години одлучил да состави радио аматерска станица дома, но наишол на неочекувана тешкотија. Неговиот стан беше во центарот на Бостон, а градските власти строго забранија поставување антена надвор од зградата. Излезот беше пронајден неочекувано, претворајќи го целиот последователен живот на радио аматер.

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 страна на 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 кој било, најмал сегмент, ја има истата форма, повторувајќи се. Ваквите кривини се градат со бескрајно повторување на едноставна операција. Линијата е поделена на еднакви сегменти, а на секоја се прави кривина во форма на триаголник (метод фон Кох) или квадрат (метод на Херман Минковски). Потоа, од сите страни на добиената фигура, пак, слични квадрати или триаголници се свиткани, но со помала големина. 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 бесконечната линија се разликуваат сегменти со должина l. Секој сегмент е поделен на три еднакви делови, а на средината е изграден рамностран триаголник со страна l / 3. Понатаму, процесот се повторува: триаголници со страни l/9 се изградени на отсечки l/3, триаголници со страни l/27 се изградени на нив, итн. Оваа крива има сопствена сличност, или непроменливост на скалата: секој од неговите елементи ја повторува самата крива во намалена форма.

Минковскиот фрактал е конструиран слично на кривата Кох и ги има истите својства. Кога е изграден, наместо систем од триаголници, меандрите се градат на права линија - „правоаголни бранови“ со бескрајно се намалуваат големини.

Градејќи ја кривата Кох, Коен се ограничи на само два или три чекори. Потоа ја залепи фигурата на мал лист хартија, ја закачи на ресиверот и се изненади кога откри дека работи исто како и обичните антени. Како што се испостави подоцна, неговиот изум стана предок на фундаментално нов тип на антена, сега масовно произведен.

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

Параметрите на фракталната антена направени со низа последователни чекори според алгоритмот Минковски се менуваат на многу интересен начин. Ако праволиниската 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 добиени од него 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 се збунети околу теоретските 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 безжични телефони и многу други безжични уреди“.

фрактал со низа на антени

4.2 Примена на фрактални антени

Меѓу многуте дизајни на антени што се користат денес во комуникациите, типот на антени во насловот на статијата е релативно нов и фундаментално различен од познатите решенија. Првите публикации кои ја разгледуваа електродинамиката на фракталните структури се појавија уште во 1980-тите. почетокот практична употребаПред повеќе од 10 години, фракталната насока во технологијата на антените беше изнесена од американскиот инженер Натан Коен, сега професор на Универзитетот Боаон и главен технички инспектор на фракталните антенски системи. Живеејќи во центарот на Бостон, за да ја заобиколи забраната на градските власти 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 добро познатата крива Кох во геометријата (слика 20), која беше опишана 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 распоредот на антената од Кох фрактал и од 10 жичен тип.

теза, додадена 02.02.2015


Развој на фрактални антени. Методи на изградба и принцип 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


Структурен дијаграм на модулот на приемните активни фазни антени низи. Пресметка на релативното намалување на возбудата на работ на антената. Енергетски потенцијал на примање фазни антени низи. Точност на усогласување на зракот. Избор и пресметка на емитер.

термин труд, додаде 11.08.2014


Запознавање со активностите на ДОО „Антен-сервис“: инсталација и пуштање во работа на терестријални и сателитски антенски системи, дизајн на телекомуникациски мрежи. општи карактеристикиосновни својства и опсег на сателитски антени.

теза, додадена 18.05.2014 година


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

термински труд, додаден на 17.10.2014 година


Видови микробранови уреди во шемите на дистрибутивни патеки на антените низи. Дизајн на микробранови уреди врз основа на методот на распаѓање. Работете со програмата „Model-C“ за автоматизирани и параметарски типови на синтеза на повеќеелементни микробранови уреди.

контролна работа, додадена 15.10.2011


Главните задачи на теоријата на антени и карактеристиките на овој уред. Максвелови равенки. Електрично диполно поле во неограничен простор. Карактеристични карактеристикиантени со вибратор и отвор. Начини за контрола 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 квалитетот на антената. Дизајн на антена низа скенирање во вертикална рамнина. Пресметка на еден емитер.

термин труд, додаде 28.11.2010


Методи на создавање ефективни антени. Линеарна антена низа. Оптимална антена за патувачки бранови. Коефициент на насочено дејство. Рамни антени низи. Влезна импеданса на зрачниот елемент. Карактеристика и примена на решетки кои не се подеднакво оддалечени.

термински труд, додаден на 14.08.2015 година


Употреба на антени и за емитување и за примање електромагнетни бранови. Постоењето на голем број различни антени. Дизајн на линеарна низа на антени со диелектрични прачки, која е составена од диелектрични антени со прачка.

Кој не знае што е тоа и каде се користи, можам да кажам дека гледајте видео филмови за фрактали. И таквите антени се користат насекаде во наше време, на пример, во секој мобилен телефон.

Така, на крајот на 2013 година, свекор ми и свекрвата ми дојдоа на гости, ова она, и еве свекрвата во пресрет на новогодишниот празник ни побара антена за нејзиниот мал телевизор. Свекорот гледа телевизија преку сателитска антена и најчесто нешто свое, но свекрвата сакала мирно да ги гледа новогодишните програми без да го влече свекорот.

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

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

Не ми е проблем да направам друга антена, само ќе има цел и значење. Тој вети дека ќе го направи тоа. И сега дојде време ... но мислев дека скулптурата на друга антена со јамка е некако досадно, сепак 21 век е во дворот и тогаш се сетив дека најпрогресивни во градењето антени се антените EH, HZ антените и фракталните антени . Откако проценив што е најпогодно за мојот случај, се населив на фрактална антена. За среќа, имам гледано доволно секакви филмови за фрактали и одамна извадив секакви слики од Интернет. Затоа сакав да ја преточам идејата во материјална реалност.

Сликите се едно, специфичната имплементација на уредот е друго. Не се мачев долго време и решив да изградам антена по правоаголен фрактал.

Извадив бакарна жица со дијаметар од околу 1 мм, зедов клешти и почнав да нескомнувам ... првиот проект беше во целосен размер со многу фрактали. Го правев тоа, од навика, долго време, во студени зимски вечери, како резултат на 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 рамковниот ... Бев задоволен од таков резултат, што значи дека не залудно се превивав и ги триев пченките додека ја свиткав жицата во фрактална форма.

Помина околу една недела и имав идеја дека големината на новата антена е скоро иста како антената на рамката, нема посебна корист, ако не се земе предвид мало подобрување во приемот. И така решив да монтирам нова фрактална антена, користејќи помалку фрактали, соодветно, и помали по големина.

фрактална антена. Првата опција

Во саботата, 02.08.2014 година, извадив мало парче бакарна жица што остана од првата фрактална антена и прилично брзо, околу половина час, монтирав нова антена ...

фрактална антена. Втора опција

Потоа го залемив кабелот од првиот и излезе дека е готов уред. фрактална антена. Втора верзија со кабел

Почна да ги проверува перформансите ... Леле! Да, овој работи уште подобро и прима дури 10 канали во боја, што претходно не можеше да се постигне со помош на јамка антена. Победата 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 во однос на прием и големина.

На интернет има фрактални антени направени со офорт на фиберглас обложен со фолија... Мислам дека не е важно што да се прави, а димензиите не треба строго да се почитуваат за телевизиска антена, во рамките на работата на коленото .

Во математиката, множествата се нарекуваат фрактални, кои се состојат од елементи слични на множеството како целина. најдобар пример: Ако внимателно ја погледнете линијата на елипсата, таа ќе стане права. Фрактал - без разлика колку е блиску - сликата ќе остане сложена и слична на општиот приказ. Елементите се распоредени на бизарен начин. Затоа, концентричните кругови ги сметаме за наједноставен пример за фрактал. Колку и да се блиску, се појавуваат нови кругови. Има многу примери на фрактали. На пример, Википедија дава слика од зелка Романеско, каде што главата на зелката се состои од конуси, точно налик на насликана глава од зелка. Сега читателите разбираат дека не е лесно да се направат фрактални антени. Но, тоа е интересно.

Зошто се потребни фрактални антени

Целта на фракталната антена е да фати повеќе со помалку жртви. Во западните видеа - можно е да се најде параболоид, каде што сегмент од фрактална лента ќе служи како емитер. Тие веќе прават елементи на микробранови уреди од фолија, поефикасни од обичните. Ќе покажеме како да направиме фрактална антена до крај, а да се справиме со координацијата сами со SWR метар. Напоменуваме дека има цел сајт, се разбира, странски, каде што соодветниот производ се промовира 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 страницата fractenna.com, во 1897 година од Оливер Лоџ. Не пребарувајте 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 големите колеги. Честопати ќе најдете биконусна антена во форма на две рамки или плочи со бизарна форма.

Ова на крајот ќе овозможи да се примат повеќе ТВ канали.

Ако напишете барање на YouTube, се појавува видео за производство на фрактални антени. Како функционира подобро ќе разберете ако ја замислите шесткраката ѕвезда на израелското знаме, во која аголот е отсечен заедно со рамената. Се испостави дека останаа три агли, два ја имаа едната страна во место, втората не. Целосно недостасува шестиот агол. Сега да поставиме две слични ѕвезди вертикално, со централни агли едни на други, слотови лево и десно, над нив - сличен пар. Резултатот беше антена низа - наједноставната фрактална антена.

Ѕвездите околу аглите се поврзани со фидер. Колони во пар. Сигналот се зема од линијата, точно во средината на секоја жица. Структурата е составена на 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, хоризонтално (растојанието помеѓу двете жици на фидерот) е инч. Ѕвездите имаат агли од 60 степени на нивните темиња, сега читателот ќе нацрта сличен во форма на шаблон, за подоцна сами да направат фрактална антена. Направивме работна скица, скалата не се почитува. Не можеме да гарантираме дека ѕвездите излегле точно, Microsoft Paint без големи можности за правење точни цртежи. Доволно е да ја погледнете сликата за да стане очигледен уредот на фракталната антена:

1. Кафеавиот правоаголник ја покажува диелектричната подлога. Фракталната антена прикажана на сликата има симетрична шема на зрачење. Ако го заштитите емитерот од пречки, екранот се поставува на четири столбови зад подлогата на растојание од еден инч. На фреквенции, нема потреба да се поставува цврст лим од метал, ќе биде доволна мрежа од четвртина инчи, не заборавајте да го поврзете штитот со обвивката на кабелот.
2. Внесувачот со карактеристична импеданса од 75 оми бара одобрение. Најдете или направете трансформатор кој претвора 300 оми во 75 оми. Подобро складирајте SWR метар и изберете ги саканите параметри не со допир, туку со уредот.
3. Четири ѕвезди, свиткајте се од бакарна жица. Ја чистиме изолацијата од лак на местото на приклучување со фидер (ако има). Внатрешниот фидер на антената се состои од две паралелни парчиња жица. Добра идеја е да ја ставите антената во кутија за заштита од лоши временски услови.

Составување фрактална антена за дигитална телевизија

Откако ќе го прочитате прегледот до крај, фракталните антени ќе ги направи секој. Толку брзо навлегоа во дизајнот што заборавија да зборуваат за поларизација. Ние веруваме дека е линеарен и хоризонтален. Ова произлегува од размислувањата:

• Видеото очигледно е од американско потекло, зборуваме за HDTV. Затоа, можеме да ја прифатиме модата на наведената земја.
• Како што знаете, неколку држави 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, веруваме, двете земји одбраа стратешки што и како да пренесат, другите земји тргнаа од чисто практични размислувања. Кружната поларизација е имплементирана специјално за шпионски сателити (се движат постојано во однос на набљудувачот). Оттука, постои причина да се верува дека постои сличност во телевизиското и радио емитувањето.
• Структурата на антената вели дека е линеарна. Едноставно нема каде да се земе кружна или елипсовидна поларизација. Затоа - освен ако нашите читатели не се професионалци кои ја познаваат MMANA - ако антената не се фати во прифатената положба, ротирајте 90 степени во рамнината на радијаторот. Поларизацијата ќе се промени во вертикална. Патем, многумина ќе можат да фатат и FM, ако димензиите се поставени повеќе од 4 пати.Подобро е да земете подебела жица (на пример, 10 мм).

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

1. Соголете ги ѕвездите и жиците на доводникот на местата за приклучување. Прицврстете ги жиците за фидер 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 лежат жици.
2. Залемете една структура, внимателно проверувајќи ги растојанијата. Авторите на видеото препорачуваат да се направи емитер така што ѕвездите ќе лежат рамно на фидерите со нивните агли, а спротивните краеви се потпираат на работ на подлогата (секоја на две места). За примерна ѕвезда, местата беа означени со сина боја.
3. За да го исполните условот, повлечете ја секоја ѕвезда на едно место со завртка со диелектрична клешта (на пример, PVA жици од камбрика и слично). На сликата, точките за прицврстување се прикажани со црвено за една ѕвезда. Завртката е шематски нацртана како круг.

Напојниот кабел работи (опционално) со 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. Потсетете се како се прави ова. Ќе ви треба генератор за фреквенцијата на програмата што се гледа, на пример, 500 MHz, дополнително - високофреквентен волтметар, кој не заштедува пред сигналот.

Потоа се мери напонот произведен од генераторот, за што се затвора на волтметар (паралелно). Од променлив отпор со екстремно ниска самоиндуктивност и антена, составуваме отпорен делител (се поврзуваме во серија по генераторот, прво отпорот, а потоа антената). Ние го мериме напонот со волтметар променлив отпорник, при истовремено прилагодување на рејтингот додека отчитувањата на генераторот без оптоварување (види пасус погоре) не станат двојно поголеми од струјата. Ова значи дека вредноста на променливиот отпорник стана еднаква на брановата импеданса на антената на фреквенција од 500 MHz.

Сега е можно да се направи трансформаторот на саканиот начин. Тешко е да се најде вистинскиот на мрежата, за оние кои сакаат да фатат радио емитување, најдоа готов одговор http://www.cqham.ru/tr.htm. Веб-страницата вели и црта како да се совпадне товарот со кабел од 50 оми. Ве молиме имајте предвид дека фреквенциите одговараат на опсегот HF, MW делумно се вклопува овде. Карактеристичната импеданса на антената се одржува во опсег од 50 - 200 оми. Тешко е да се каже колку една ѕвезда ќе даде. Ако на фармата има уред за мерење на брановата импеданса на линијата, потсетуваме: ако должината на фидерот е повеќекратно од четвртина од брановата должина, импедансата на антената се пренесува на излезот непроменета. Невозможно е да се обезбедат такви услови за мал и голем опсег (се потсетуваме дека во карактеристиките на фракталните антени е вклучен и продолжен опсег), но за потребите на мерењата, споменатиот факт се користи насекаде.

Читателите сега знаат сè за овие неверојатни примопредаватели. Таквата необична форма сугерира дека различноста на универзумот не се вклопува во типичната рамка.

Одговори на прашања од форумот, книга за гости и пошта.

Светот не е без добри луѓе:-)
Valery UR3CAH: "Добро попладне, Егор. Мислам дека овој напис (имено делот "Фрактални антени: помалку е подобро") одговара на темата на вашата страница и ќе ве интересира:) Дали е вистина? 73!"
Да, секако дека е интересно. До одреден степен, веќе ја допревме оваа тема кога разговаравме за геометријата на хексабимите. И таму имаше дилема со „пакувањето“ на електричната должина во геометриски димензии :-). Затоа, ви благодарам, Валери, многу за испратениот материјал.
„Фрактални антени: помалку е подобро, но подобро
Во текот на изминатиот половина век, животот брзо се промени. Повеќето од нас прифаќаат достигнувања модерни технологииЗдраво за готово. Сè што го прави животот поудобен, многу брзо се навикнувате. Ретко кој ги поставува прашањата „Од каде дојде ова?“ и "Како функционира?". Микробрановата печка го загрева појадокот - добро, одлично, паметниот телефон ви овозможува да разговарате со друго лице - одлично. Ова ни изгледа како очигледна можност.
Но, животот би можел да биде сосема поинаков ако човекот не бара 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, на крајот, често се кршеа. Веруваме дека тие засекогаш потонале во заборав, а делумно и поради овие ... фрактали.

Фракталните цртежи фасцинираат со нивните модели. Тие дефинитивно личат на слики од вселенски објекти - маглини, јата на галаксии итн. Затоа, сосема е природно дека кога Манделброт ја изразил 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, се запали со 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, требаше да се зголемат нејзините геометриски димензии. Сепак, сопственикот на станот на Нејтан во центарот на Бостон беше категорично против поставувањето на големи уреди на покривот. Тогаш Натан почна да експериментира со различни форми на антени, обидувајќи се да го добие максималниот резултат со минимална големина. Запален 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 отсечката 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 бројката е јасна и едноставна.
Постојат и други сорти 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 може значително да ги намали геометриските димензии. Нејтан Коен дури излезе со теорема што го докажува тоа за да создаде широкопојасна антенадоволно е да му се даде форма на самослична фрактална крива.
Авторот го патентирал своето откритие и ја основал компанијата 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 суштина, тоа е она што се случи. Точно, до денес, Нејтан е во судски спор со големи корпорациикои незаконски го користат неговото откритие за производство на компактни комуникациски уреди. Некои познати производители Мобилни уредикако Моторола веќе постигнаа договор со пронаоѓачот на фракталната антена“.

И покрај навидум „нереалното и фантастичното“, ситуацијата со зголемувањето на корисниот сигнал е апсолутно реална и прагматична. Не мора да имате седум распони во челото за да погодите 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 зрачени од други елементи. Јасно е дека тие не можат да се користат како насочени од истата причина :-) тоа е невозможно, но останува фактот: фракталната антена е навистина поефикасна од права жица.

• Назад
• Напред

Немате право да објавувате коментари

• Дучифат: навистина 9 миливати?

  Со новата антена, израелскиот Duchifat-1 почна да прима забележително подобро. Секогаш се слуша слабо, но се чини дека е подобро со куп од две антени со 7 елементи. Доби неколку рамки на телеметрија. Малку е страшно, се плашам дека мојот декодер не е точен. Или неточен „превод“ на броевите на пакетите во параметри од DK3WN. Во пакетот, моќноста од сензорот (напред) е само 7,2 миливати. Но, ако ја каже вистината, тогаш совршено се слушаат 10 миливати од неговата моќ на Земјата :-)

• Колку е убав овој свет, погледнете

  Само седнав на иста маса со целиот свет. Преминот ја расипува еднаквоста на микроволтите од сите правци. Истото што го напишав вчера и завчера. Кој оди на гости кај мене долго време, веќе прочитан. И слушаше. Подолу е саундтракот од три интересни QSO направени со интервал од 5-7 минути. Сè уште имаше врски меѓу нив, но не толку експресивни, Јапонци, Американци .... Тие веќе не можат да се нарекуваат DX поради нивниот голем број :-)

  Така, за неверниците, три аудио снимки 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 конкретно и за, за да може сите да слушаат .... :-)

• Успешен преживеан

  Успешниот DelfiC3 полета со своите 125 миливати, совршено се слуша, одлично се дешифрира со Java лосион RASCAL и ги испраќа примените линии до местото на тимот за поддршка. АУДИО - Слика на декодер 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 е потребно да се известат милионите корисници на WEB приемници за заострување на безбедносните барања, кои во 90 проценти од случаите работат преку Java машина. 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 не секогаш успева. Премногу долга историја ги поврзува: сè се затвора на карактеристиките на железото. Мојот лаптоп, на пример, со користење на HTML5 може да обезбеди контрола на ресиверот, но не може да прима звук :-) Проценете, ресиверот покажува сè, но истовремено молчи :-) Накратко, само Vadim, UT3RZ, ќе ви помогне денес.

  "UT3RZ Vadim. Priluki. http://cqpriluki.at.uaПоради ажурирањето на Jawa на 14 јануари 2014 година до верзијата 7 Ажурирање 51 (изградба 1.7.0_51-b13), имаше проблеми со слушањето на WEB SDR приемниците. Креаторите на Jawa, остварувајќи цели за безбедноста на компјутерските корисници, нова верзија 7 Ажурирањето 51 ја воведе потребата од корисничка потврда за безбедноста, рачно.

• Проверете ги ушите на вашиот TNC

  Поради досада, го слушав (ѕиркав ;-) каналот за дигипејтер на ISS. Шушкајте доста редовно и доста активно. Аудио контролата, се разбира, снимаше сè. Краставата жаба го сруши рекордот. Еве го ставив, проверете ги поставките на вашите модеми или TNC. Прекрасно е таму во вселената. Вистината е навистина досадна: исти фаци цела година :-(

  

• Телеграма UR8RF

  Радио Промин
  

  Јас пијам сè. Денес, 17 пад на лисја, на Радио Промин за 40 hvilin Володимир UY2UQ зборуваше за аматерско радио. Можете да го слушнете на веб-страницата на Радио Промин во аудио архивата на 17 пад на лисја.
  Час 15:14:14 - 15:54:38 http://promin.fm/page/9.html?name=Audioarhiv1http://promin.fm/page/9.html?name=Audioarhiv1
  73! Со почит Oleksandr UR8RF

• Интернетот оди до Морс

  Во декември 2011 г Google го најави објавувањето на апликацијата Gmail за iOS, која ви овозможува брзо да правите мали белешки. Во соопштението за печатот на компанијата, беше забележано дека дури и пештерските луѓе користеле такви записи, правејќи цртежи на карпите. 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 на смартфон со 26 копчиња на тастатура со две копчиња. Добро слушнавте. Отсега, и корисниците на iOS и Android уредите ќе можат да користат Gmail Tap за бирање текстуални поракикористејќи само две копчиња - точка и цртичка. Експертите на Google, предводени од Рид Морс (правнук на познатиот изумител на Морзеовиот код), им нудат на корисниците поедноставена верзија на Морзеовата шифра, со која 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 „мулти-мејл режим“ 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 да гледа во тастатурата. Погледнете колку е лесно:

Жичените фрактални антени, истражени во оваа теза, беа направени со свиткување на жица според хартиен шаблон отпечатен на печатач. Бидејќи жицата беше свиткана рачно со помош на пинцети, точноста на производството на „кривините“ 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 симетричен полубранови линеарен дипол. Во понатамошните студии 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

Трудот 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 во формулата (35) го замениме стандардниот агол на свиткување на кривата Кох = 60, тогаш добиваме Д = 1,262.

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

За слика 24, б со 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) исто така 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)

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

Така, врз основа на Кох кривата беа изработени 4 фрактални антени: две со димензии /4-краци од 78 mm и две со помали димензии. На сликите 25-28 се прикажани слики од екранот PK2-47, кој може да се користи за експериментално одредување на резонантните фреквенции.

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

Слика 25 - Екран PK2-47 при мерење на антената со Кох-кривата на повторување n = 1 со /4-рамења еднакви на 78 mm. Фреквенција на резонанца 767 MHz

Слика 26 - Екран PK2-47 при мерење на антената со Кох-кривата на повторување n = 1 со /4-рамења еднакви на 63,5 mm. Фреквенција на резонанца 945 MHz

Слика 27 - Екран PK2-47 при мерење на антената со Кох-кривата на повторување n = 2 со /4-рамења еднакви на 78 mm. Резонантна фреквенција 658 MHz

Слика 28 - Екран PK2-47 при мерење на антената со Кох кривата на повторување n = 2 со /4-рамења еднакви на 55 mm. Фреквенција на резонанца 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 базирани на „биполарен скок“. шема на зрачење

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 изработени фрактални линии од второто повторување (слика 29, в), направени се 2 антени со должини /4 краци од 78 и 39 mm.

Слика 30 ги прикажува сите изработени фрактални антени. Слика 31 го прикажува изгледот на експерименталното поставување со фракталната антена „биполарен скок“ од втората итерација. 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“ на различни итерации 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“ од втората итерација

Слика 32 - Екран PK2-47 при мерење на итерацијата на антената „биполарен скок“ n = 1 со /4-краци еднакви на 78 mm.

Фреквенција на резонанца 553 MHz

Слика 33 - Екран PK2-47 при мерење на итерацијата на антената „биполарен скок“ n = 1 со /4-краци еднакви на 58,5 mm.

Резонантна фреквенција 722 MHz

Слика 34 - Екран PK2-47 при мерење на итерацијата на антената „биполарен скок“ n = 1 со /4-краци еднакви на 48 mm. Фреквенција на резонанца 1012 MHz

Слика 35 - Екран PK2-47 при мерење на итерацијата на антената „биполарен скок“ n = 1 со /4-краци еднакви на 39 mm. Резонантна фреквенција 1200 MHz

Слика 36 - Екран PK2-47 при мерење на итерацијата на антената „биполарен скок“ n = 2 со /4-краци еднакви на 78 mm.

Првата резонантна фреквенција е 445 MHz, втората е 1143 MHz

Слика 37 - Екран PK2-47 при мерење на итерацијата на антената „биполарен скок“ n = 2 со /4-краци еднакви на 39 mm.

Фреквенција на резонанца 954 MHz

Како што покажаа експерименталните студии, ако земеме симетричен полубранови линеарен дипол и фрактална антена со иста должина (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 пониски за 73 и 85% од онаа на линеарен дипол. Затоа, навистина, фракталните антени може да се направат помали. 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 - „Редовни“ и фрактални антени со иста должина

Слика 39 - Димензии на антената за исти резонантни фреквенции

5. Мерење на моделите на зрачење на фракталните антени

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

Како извор на микробранови сигнал, користевме сопствен генератор на панорамски VSWR и мерач на слабеење RK2-47. Како примач на зрачење на фракталната антена се користеше мерач на ниво на електромагнетно поле ATT-2592, кој овозможува мерења во опсегот на фреквенции 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 начин да се потисне радијацијата на далноводот е да се користи монопол наместо дипол заедно со четири меѓусебно нормални /4 „противтегови“ кои ја играат улогата на „земјата“ (Слика 40).

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

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

Прво беше проучувана антена во форма на праволиниски /4-вибратор. Од моделот на зрачење на оваа антена (слика 41) може да се види 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;

Отсуството на строга меѓусебна перпендикуларност помеѓу антената и противтежините;

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

Неточно читање на аголни вредности;

Неточно „насочување“ на мерачот ATT-2592 кон антената;

Пречки од мобилни телефони.