Svět není bez dobrých lidí :-)
Valery UR3CAH: "Dobré odpoledne, Egore. Myslím, že tento článek (konkrétně sekce "Fraktální antény: méně je více") odpovídá tématu vašeho webu a bude vás zajímat:) 73!"
Ano, je to samozřejmě zajímavé. Tohoto tématu jsme se již do jisté míry dotkli při probírání geometrie hexabimů. I tam bylo dilema s „nabalením“ elektrické délky do geometrických rozměrů :-). Takže moc děkuji, Valery, za zaslání materiálu.
Fraktální antény: méně je více
Během posledního půlstoletí se život rychle začal měnit. Většina z nás považuje pokrok moderní technologie za samozřejmost. Velmi rychle si zvyknete na vše, co dělá život pohodlnějším. Málokdy si někdo klade otázku „Odkud se to vzalo?“ a "Jak to funguje?" Mikrovlnná trouba ohřívá snídani - skvělé, chytrý telefon vám dává možnost mluvit s jinou osobou - skvělé. Zdá se nám to jako jasná možnost.
Ale život mohl být úplně jiný, kdyby člověk nehledal vysvětlení pro odehrávající se události. Vezměte si například mobilní telefony. Pamatujete si na výsuvné antény u prvních modelů? Zasahovaly, zvětšovaly velikost zařízení a nakonec se často rozbily. Věříme, že navždy upadli do zapomnění a jedním z důvodů jsou... fraktály.
Fraktální vzory fascinují svými vzory. Rozhodně připomínají snímky vesmírných objektů – mlhovin, kup galaxií a tak dále. Je proto zcela přirozené, že když Mandelbrot vyslovil svou teorii fraktálů, vzbudil jeho výzkum zvýšený zájem mezi těmi, kdo studovali astronomii. Jeden z těchto amatérů jménem Nathan Cohen po návštěvě přednášky Benoita Mandelbrota v Budapešti dostal nápad praktická aplikace nabyté znalosti. Pravda, dělal to intuitivně a náhoda hrála v jeho objevu důležitou roli. Jako radioamatér se Nathan snažil vytvořit anténu s nejvyšší možnou citlivostí.
Jediná možnost zlepšení parametrů antény, které bylo v té době známé, spočívalo ve zvětšení jejích geometrických rozměrů. Nicméně majitel domu v centru Bostonu, který si Nathan pronajal, byl kategoricky proti instalaci velká zařízení na střeše. Pak Nathan začal experimentovat s různými tvary antén a snažil se s nimi dosáhnout maximálního výsledku minimální velikosti. Inspirován myšlenkou fraktálových forem, Cohen, jak se říká, náhodně vyrobil jeden z nejznámějších fraktálů z drátu - „Kochovu sněhovou vločku“. S touto křivkou přišel v roce 1904 švédský matematik Helge von Koch. Získá se rozdělením segmentu na tři části a nahrazením středního segmentu rovnostranným trojúhelníkem bez strany shodné s tímto segmentem. Definice je trochu obtížně pochopitelná, ale na obrázku je vše jasné a jednoduché.
Existují také další varianty Kochovy křivky, ale přibližný tvar křivky zůstává podobný.

Když Nathan připojil anténu k rádiovému přijímači, byl velmi překvapen - citlivost se dramaticky zvýšila. Po sérii experimentů si budoucí profesor Bostonské univerzity uvědomil, že anténa vyrobená podle fraktálního vzoru má vysokou účinnost a pokrývá mnohem širší frekvenční rozsah ve srovnání s klasickými řešeními. Navíc tvar antény v podobě fraktální křivky umožňuje výrazně zmenšit geometrické rozměry. Nathan Cohen dokonce přišel s teorémem dokazujícím, že k vytvoření širokopásmové antény stačí dát jí tvar sobě podobné fraktální křivky.

Autor si svůj objev nechal patentovat a založil společnost na vývoj a návrh fraktálních antén Fractal Antenna Systems, oprávněně věřil, že v budoucnu se díky jeho objevu budou moci mobilní telefony zbavit objemných antén a stát se kompaktnějšími. V zásadě se tak stalo. Pravda, Nathan dodnes vede právní bitvu s velkými korporacemi, které jeho objev nelegálně využívají k výrobě kompaktních komunikačních zařízení. Někteří známí výrobci mobilní zařízení, jako je Motorola, již uzavřely mírovou dohodu s vynálezcem fraktální antény. Původní zdroj

Jak jsme probírali v předchozích článcích, bylo zjištěno, že účinnost fraktálních antén je přibližně o 20 % vyšší než u konvenčních antén.To může být velmi užitečné použít. Zvláště pokud chcete, aby vaše vlastní televizní anténa přijímala digitální signál nebo video vysoké rozlišení, pro zvýšení dosahu mobily, Wi-Fipásmo, FM nebo AM rádio a tak dále.

Většina mobilních telefonů již má vestavěné fraktální antény. Pokud jste si v posledních letech všimli, mobilní telefony již nemají na vnější straně antény. Je to proto, že mají vnitřní fraktální antény vyleptané do obvodové desky, což jim umožňuje získat lepší příjem a přijímat více frekvencí, jako je Bluetooth, mobilní signál a Wi-Fi vše z jedné antény současně!

Informace z Wikipedie: "Fraktální anténa se výrazně liší od tradičně navržené antény v tom, že může pracovat s dobrým výkonem na široké škále frekvencí současně. Standardní antény musí být obvykle "oříznuty" na frekvenci, pro kterou mají být použity a tedy "Standardní anténa funguje dobře pouze na této frekvenci. Díky tomu jsou fraktální antény vynikajícím řešením pro širokopásmové a vícepásmové aplikace."

Trik je vytvořit si vlastní fraktální anténu, která bude rezonovat na požadované frekvenci. To znamená, že bude vypadat jinak a může být vypočítán odlišně v závislosti na tom, čeho chcete dosáhnout. Trochu matematiky a bude jasné, jak na to. (Můžete se omezit na online kalkulačku)

V našem příkladu vyrobíme jednoduchou anténu, ale můžete vytvořit i složitější antény. Čím složitější, tím lepší. Jako příklad použijeme cívku 18 gauge pevného drátu potřebnou k sestavení antény, ale můžete jít dále pomocí vlastních leptacích desek a vyrobit menší nebo složitější anténu s větším rozlišením a rezonancí.

(záložka = televizní anténa)

V tomto tutoriálu se pokusíme vytvořit televizní anténu pro digitální signál nebo signál vysoké rozlišení vysílané rádiovým kanálem. S těmito frekvencemi se lépe pracuje, vlnové délky na těchto frekvencích se pohybují od půl stopy do několika metrů délky pro polovinu vlnové délky signálu. Pro obvody UHF (decimetrová vlna) můžete přidat direktor (režisér) nebo reflektor (reflektor), díky kterému bude anténa více závislá na směru. Antény VHF (ultra short wave) závisí také na směru, ale spíše než aby směřovaly přímo na televizní stanici, „uši“ dipólových antén VHF musí být kolmé na vlnovou délku televizní stanice vysílající signál.

Nejprve najděte frekvence, které chcete přijímat nebo vysílat. Pro TV je zde odkaz na frekvenční graf: http://www.csgnetwork.com/tvfreqtable.html

A k výpočtu velikosti antény použijeme online kalkulačku: http://www.kwarc.org/ant-calc.html

Zde je dobré PDF o designu a teorii:stažení

Jak zjistit vlnovou délku signálu: vlnová délka ve stopách = (poměr rychlosti světla ve stopách) / (frekvence v hertzech)

1) Koeficient rychlosti světla ve stopách = +983571056,43045

2) Koeficient rychlosti světla v metrech = 299792458

3) Koeficient rychlosti světla v palcích = 11802852700

Kde začít: (VHF/UHF dipólové pole s reflektorem, které dobře funguje pro široký frekvenční rozsah DB2):

(350 MHz je čtvrtina 8palcové vlny - 16palcová půlvlna, která spadá do ultravysokého frekvenčního rozsahu - mezi kanály 13 a 14, což je střední frekvence mezi rozsahem VHF-UHF pro lepší rezonance). Tyto požadavky lze upravit tak, aby fungovaly lépe ve vaší oblasti, protože váš distribuční kanál může být ve skupině nižší nebo vyšší.

Na základě materiálů z níže uvedených odkazů ( http://uhfhdtvantenna.blogspot.com/ http://budgetiq.wordpress.com/2008/07/29/diy-hd-antenna/ http://members.shaw.ca/hdtvantenna/ a http://current .org/ptv/ptv0821make.pdf) , pouze fraktální designy umožňují být kompaktnější a flexibilnější a my použijeme model DB2, který má vysoký zisk a je již poměrně kompaktní a oblíbený pro vnitřní i venkovní instalaci.

Základní náklady (stály asi 15 USD):

1. Montážní povrch, jako je plastový kryt (8"x6"x3"). http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062285
2. 6 šroubů. Použil jsem samořezné šrouby do oceli a plechu.
3. Odpovídající transformátor 300 Ohm až 75 Ohm. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062049
4. Nějaký 18 gauge pevný drát. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2036274
5. Koaxiální RG-6 s terminátory - omezovači (a pryžovým pláštěm, pokud je instalován venku).
6. Hliník při použití reflektoru.
7. Sharpie nebo ekvivalent, nejlépe s jemnou špičkou.
8. Dva páry malých kleští - jehel.
9. Vodítko je minimálně 8 palců.
10. Úhloměr pro měření úhlů.
11. Vrták a vrták, který má menší průměr než vaše šrouby.
12. Malé kleště.
13. Šroubovák nebo šroubovák.

POZNÁMKA: Úpravy HDTV/DTV v PDF http://www.ruckman.net/downloads-1#FRACTALTEMPLATE

Krok první:

Sestavte kryt s reflektorem pod plastovým krytem:

Krok dva:

Vyvrtejte malé otvory se závitem na opačné straně reflektoru v následujících pozicích a umístěte vodivý šroub.

Krok tři:

Odřízněte čtyři 8" kusy drátu s pevným jádrem a obnažte jej.

Krok čtyři:

Pomocí značky označte každý centimetr na drátu. (To jsou místa, kde budeme dělat zatáčky)

Krok pět:

Tento krok musíte opakovat pro každý drát. Každý ohyb na drátu bude roven 60 stupňům, čímž vznikne fraktál. Připomínající rovnostranný trojúhelník. Použil jsem dva páry kleští a úhloměr. Každý ohyb bude mít 1" zářez. Než to uděláte, ujistěte se, že si vizualizujete směr každého otočení! Použijte níže uvedený diagram.

Krok šest:

Odřízněte další 2 kusy drátu o délce alespoň 6 cm a obnažte je. Ohněte tyto dráty kolem horního a spodního šroubu a přivažte je ke středu šroubu. Dochází tak ke kontaktu všech tří. K odříznutí nežádoucích částí drátu použijte nůžky na drát.

Krok sedm:

Umístěte a zašroubujte všechny vaše fraktály s rohy

Krok osm:

Připevněte odpovídající transformátor pomocí dvou šroubů uprostřed a utáhněte je.

Připraveno! Nyní můžete svůj design otestovat!

Jak můžete vidět na fotografii níže, pokaždé, když rozdělíte každou část a vytvoříte nový trojúhelník se stejnou délkou drátu, vejde se do menšího prostoru a zabere místo v jiném směru.

Překlad: Dmitrij Šakhov

Níže se můžete podívat na video o vytváření fraktálových antén:

(záložka = Wi-Fi anténa)

Již dříve jsem slyšel o fraktálových anténách a po nějaké době jsem chtěl zkusit vyrobit vlastní fraktální anténu, abych si tento koncept takříkajíc vyzkoušel. Některé z výhod fraktálních antén popsaných ve výzkumných pracích o fraktálních anténách jsou jejich schopnost efektivně přijímat vícepásmové RF signály, zatímco jsou relativně malé. Rozhodl jsem se vytvořit prototyp fraktální antény na bázi Sierpinského koberce.

Navrhl jsem svou fraktální anténu tak, aby měla konektor kompatibilní s mým router Linksys WRT54GS 802.11g. Anténa má nízkoprofilovou konstrukci zisku a při předběžném testování ve vzdálenosti 1/2 km od bodu přerušení WiFi Link s několika stromy v cestě vykazovala poměrně dobré výsledky a stabilitu signálu.

Můžete si stáhnout PDF verzešablona antény založená na koberci Sierpinski, který jsem použil, a další dokumentace na těchto odkazech:

Výroba prototypu

Toto je fotka s hotovým prototypem fraktální antény:

Linksys WRT54GS RP-TNC - konektor jsem připojil k fraktální anténě pro testování

Když jsem navrhoval svůj první prototyp fraktální antény, měl jsem obavy, že proces leptání na desce plošných spojů může izolovat trojúhelníky od sebe, a tak jsem spojení mezi nimi trochu rozšířil. Poznámka: Protože konečný přechod toneru skončil přesněji, než jsem očekával, další verze prototypu fraktální antény bude vykreslena s jemnými kontaktními body mezi každou z fraktálových iterací Sierpinského trojúhelníku. Je důležité zajistit, aby prvky koberce Sierpinski (trojúhelníky) byly ve vzájemném kontaktu a spojovací body by měly být co nejtenčí:

Design antény byl vytištěn laserová tiskárna Pulsar Pro FX. Tento proces mi umožnil zkopírovat návrh antény na materiál PCB potažený mědí:

Laserem vytištěná struktura antény je poté přenesena na měděný plech PCB tepelným procesem pomocí upraveného laminátoru:

Toto je měděný materiál PCB po prvním kroku procesu přenosu toneru:

Dalším nezbytným krokem bylo použití laminátoru Pulsar Pro FX "Green TRF Foil" na DPS. Zelená fólie se používá k vyplnění případných mezer toneru nebo nerovnoměrně zahuštěných vrstev při přenosu toneru:

Jedná se o vyčištěnou desku s designem antény. Deska je připravena k leptání:

Zde jsem zamaskoval zadní stranu PCB pomocí elektrické pásky:

Pro leptání desky za 10 minut jsem použil metodu přímého leptání chloridem železitým. Metoda přímého leptání se provádí pomocí houby: je nutné pomalu otřít celou desku chloridem železitým. Kvůli zdravotním rizikům používání chloridu železitého jsem nosil ochranné brýle a rukavice:

Toto je deska po leptání:

utřel jsem tištěný spoj tampónem namočeným v acetonu se odstraní povlaky přenášené tonerem. Při čištění jsem použil rukavice, protože aceton bude absorbován typickými latexovými jednorázovými rukavicemi:

Vyvrtal jsem otvor pro konektor antény pomocí vrtačky a vrtáku:

Pro svůj první prototyp jsem použil konektor RP-TNC ze standardních antén routeru Linksys:

Detailní záběr na Linksys - anténní konektor kompatibilní s RP-TNC:

Těsně před pájením jsem na desku plošných spojů v oblasti pájení nanesl trochu vody:

Dalším krokem je připájení vodiče z konektoru RP-TNC k základně antény Sierpinski na desce s plošnými spoji:

Připájejte druhý vodič konektoru antény k rovině desky plošných spojů:

Anténa je připravena k použití!

První věc, o které bych chtěl napsat, je malý úvod do historie, teorie a použití fraktálních antén. Nedávno byly objeveny fraktální antény. Poprvé je vynalezl Nathan Cohen v roce 1988, poté publikoval svůj výzkum, jak vyrobit televizní anténu z drátu, a v roce 1995 si jej nechal patentovat.

Fraktální anténa má několik jedinečných vlastností, jak je napsáno na Wikipedii:

„Fraktální anténa je anténa, která používá fraktální, samoopakující se design k maximalizaci délky nebo zvětšení obvodu (na vnitřních plochách nebo vnější struktuře) materiálu, který může přijímat nebo vysílat elektromagnetické signály v rámci daného celkového povrchu nebo objemu. .“

Co to přesně znamená? No, musíte vědět, co je to fraktál. Také z Wikipedie:

"Fraktál je typicky hrubý nebo fragmentovaný geometrický tvar, který lze rozdělit na části, přičemž každá část je menší kopií celku - vlastnost zvaná sebepodobnost."

Fraktál je tedy geometrický útvar, který se stále dokola opakuje bez ohledu na velikost jednotlivých částí.

Bylo zjištěno, že fraktální antény jsou přibližně o 20 % účinnější než klasické antény. To může být užitečné zejména v případě, že chcete, aby vaše televizní anténa přijímala digitální video nebo video s vysokým rozlišením buněčný rozsah, dosah Wi-Fi, příjem rádia FM nebo AM atd.

Většina mobilních telefonů již má fraktální antény. Možná jste si toho všimli, protože mobilní telefony již nemají antény na vnější straně. Je to proto, že uvnitř mají fraktální antény vyleptané do obvodové desky, což jim umožňuje přijímat lepší signál a zachytit více frekvencí, jako je Bluetooth, mobilní a Wi-Fi, z jediné antény.

Wikipedie:

„Odezva fraktální antény se znatelně liší od tradičních konstrukcí antén v tom, že je schopna pracovat s dobrým výkonem na různých frekvencích současně. Frekvence standardních antén musí být snížena, aby bylo možné přijímat pouze tuto frekvenci. Proto je fraktální anténa, na rozdíl od konvenční antény, vynikajícím designem pro širokopásmové a vícepásmové aplikace.“

Trik je navrhnout vaši fraktální anténu tak, aby rezonovala na konkrétní střední frekvenci, kterou chcete. To znamená, že anténa bude vypadat jinak v závislosti na tom, čeho chcete dosáhnout. K tomu je třeba použít matematiku (nebo online kalkulačku).

V mém příkladu to udělám jednoduchá anténa, ale můžete to udělat složitější. Čím složitější, tím lepší. K výrobě antény použiji cívku 18žilového drátu s pevným jádrem, ale můžete si přizpůsobit své vlastní obvodové desky tak, aby vyhovovaly vaší estetice, aby byly menší nebo složitější s větším rozlišením a rezonancí.

Chystám se vyrobit televizní anténu pro příjem digitální televize nebo televize s vysokým rozlišením. S těmito frekvencemi se lépe pracuje a jejich délka se pohybuje od cca 15 cm do 150 cm pro poloviční vlnovou délku. Pro jednoduchost a nízkou cenu dílů ji umístím na běžnou dipólovou anténu, bude chytat vlny v rozsahu 136-174 MHz (VKV).

Pro příjem UHF vln (400-512 MHz) můžete přidat direktor nebo reflektor, ale díky tomu bude příjem více závislý na směru antény. VHF je také směrová, ale místo namíření přímo na TV stanici v UHF instalaci budete muset namontovat VHF uši kolmo k TV stanici. Zde budete muset vynaložit trochu více úsilí. Chci udělat design co nejjednodušší, protože tohle už je docela složitá věc.

Hlavní komponenty:

• Montážní povrch, jako je plastový kryt (20 cm x 15 cm x 8 cm)
• 6 šroubů. Použil jsem šrouby do ocelového plechu
• Transformátor s odporem od 300 Ohm do 75 Ohm.
• 18 AWG (0,8 mm) Montážní drát
• RG-6 koaxiální kabel s terminátory (a s pryžovým pláštěm, pokud bude instalace venku)
• Hliník při použití reflektoru. Jeden byl v příloze výše.
• Jemný fix
• Dva páry malých kleští
• Pravítko není kratší než 20 cm.
• Dopravník pro měření úhlu
• Dva vrtáky, jeden o něco menší průměr než vaše šrouby
• Malá řezačka drátu
• Šroubovák nebo šroubovák

Poznámka: Spodní část Hliníková drátěná anténa je na obrázku umístěna vpravo, kde trčí transformátor.

Krok 1: Přidání reflektoru

Namontujte kryt s reflektorem pod plastový kryt

Krok 2: Vrtání otvorů a instalace montážních bodů

V těchto místech vyvrtejte malé výstupní otvory na opačné straně reflektoru a umístěte vodivý šroub.

Krok 3: Změřte, odstřihněte a odizolujte dráty

Ustřihněte čtyři 20cm kousky drátu a položte je na korpus.

Krok 4: Měření a značení vodičů

Fixem označte každých 2,5 cm na drátu (v těchto bodech budou ohyby)

Krok 5: Vytváření fraktálů

Tento krok je nutné opakovat pro každý kus drátu. Každý ohyb by měl mít přesně 60 stupňů, protože pro fraktál budeme vytvářet rovnostranné trojúhelníky. Použil jsem dva páry kleští a úhloměr. Každý ohyb je proveden na značce. Před vytvořením záhybů si vizualizujte směr každého z nich. Použijte k tomu přiložený diagram.

Krok 6: Vytvoření dipólů

Odřízněte další dva kusy drátu, které jsou alespoň 6 palců dlouhé. Omotejte tyto dráty kolem horních a spodních šroubů podél dlouhé strany a poté je omotejte kolem středových šroubů. Poté odstřihněte přebytečnou délku.

Krok 7: Instalace dipólů a instalace transformátoru

Zajistěte každý z fraktálů na rohové šrouby.

Ke dvěma středovým šroubům připevněte transformátor příslušné impedance a utáhněte je.

Montáž dokončena! Podívejte se na to a užijte si to!

Krok 8: Více iterací/experimentů

Vytvořil jsem nějaké nové prvky pomocí papírové šablony z GIMPu. Použil jsem malý pevný telefonní drát. Byl malý, pevný a dostatečně ohebný, aby se ohýbal do složitých tvarů potřebných pro středovou frekvenci (554 MHz). Toto je průměr digitálního signálu UHF pro kanály pozemní televize v mém prostoru.

Foto přiloženo. Může být obtížné vidět měděné dráty při slabém osvětlení proti kartonu a pásce nahoře, ale máte představu.

Při této velikosti jsou prvky dost křehké, takže je potřeba s nimi zacházet opatrně.

Přidal jsem i šablonu formát png. Chcete-li vytisknout požadovanou velikost, budete ji muset otevřít v editoru fotografií, jako je GIMP. Šablona není dokonalá, protože jsem ji vyrobil ručně pomocí myši, ale pro lidské ruce je dostatečně pohodlná.

Pro ty, kteří nevědí, co to je a kde se to používá, mohu říci, že sledujte videofilmy o fraktálech. A takové antény se v dnešní době používají všude, třeba v každém mobilu.

Na konci roku 2013 k nám tedy přijeli tchán s tchyní a pak nás tchyně v předvečer novoročních svátků požádala o anténu pro ni malá televize. Můj tchán se dívá na televizi přes satelitní parabolu a obvykle dělá něco vlastního, ale moje tchýně chtěla sledovat novoroční programy potichu, aniž by obtěžovala mého tchána.

Dobře, dali jsme jí naši smyčkovou anténu (330x330 mm čtverec), přes kterou moje žena občas sledovala televizi.

A pak se blížil čas zahájení zimní olympiády v Soči a moje žena řekla: Udělejte anténu.

Není pro mě problém vyrobit další anténu, pokud to má účel a smysl. Slíbil, že to udělá. A teď nadešel čas... ale říkal jsem si, že tesat další smyčkovou anténu je jaksi nuda, vždyť 21. století je na dvoře a pak jsem si vzpomněl, že nejprogresivnější v konstrukci antén jsou EH-antény , HZ-antény a fraktálové- antény. Když jsem zjistil, co je pro můj byznys nejvhodnější, rozhodl jsem se pro fraktální anténu. Naštěstí jsem už dávno viděl nejrůznější filmy o fraktálech a stahoval nejrůznější fotky z internetu. Chtěl jsem tedy myšlenku převést do hmotné reality.

Fotografie jsou jedna věc, konkrétní implementace určitého zařízení druhá. Dlouho jsem se neobtěžoval a rozhodl jsem se postavit anténu na základě obdélníkového fraktálu.

Vytáhl jsem měděný drát o průměru asi 1 mm, vzal kleště a začal vyrábět věci... první projekt byl plnohodnotný s mnoha fraktály. Ze zvyku jsem to dělal dlouho, za chladných zimních večerů jsem to nakonec udělal, přilepil celý povrch fraktálu k sololitu pomocí tekutého polyetylenu, zapájel přímo kabel o délce asi 1 m, začal zkoušet. Jejda! A tato anténa přijímala televizní kanály mnohem jasněji než rámová anténa... Tento výsledek mě potěšil, což znamená, že ne nadarmo jsem při ohýbání drátu do fraktálního tvaru bojoval a třel si mozoly.

Uplynul asi týden a dostal jsem názor, že velikost nové antény je téměř stejná jako rámová anténa, žádný zvláštní přínos to nemá, pokud nepočítáte s mírným zlepšením příjmu. A tak jsem se rozhodl namontovat novou fraktálovou anténu s použitím menšího počtu fraktálů, a tedy i menších rozměrů.

Fraktální anténa. První možnost

V sobotu 2.8.2014 jsem vyndal malý kousek měděného drátu, který zbyl z první fraktální antény a celkem rychle, asi půl hodiny, namontoval anténu novou...

Fraktální anténa. Druhá možnost

Pak jsem připájel kabel z prvního a vyšlo z toho kompletní zařízení. Fraktální anténa. Druhá možnost s kabelem

Začal jsem kontrolovat výkon... Páni, sakra! Ano, tento funguje ještě lépe a přijímá až 10 kanálů v barvě, což dříve nebylo možné dosáhnout pomocí smyčkové antény. Zisk je významný! Pokud také věnujete pozornost skutečnosti, že moje podmínky příjmu jsou zcela nedůležité: druhé patro, náš dům je zcela blokován od televizního centra výškovými budovami, není zde přímá viditelnost, pak je zisk působivý jak na příjmu, tak na ve velikosti.

Na internetu jsou fraktální antény vyrobené leptáním na sklolaminátovou fólii... Myslím, že je jedno, co dělat, a u televizní antény by se neměly striktně dodržovat rozměry, v mezích práce na koleni.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Zveřejněno na http://www.allbest.ru/

Úvod

Anténa je rádiové zařízení určené k vysílání nebo přijímání elektromagnetických vln. Anténa je jedním z nejdůležitějších prvků jakéhokoli radiotechnického systému spojeného s vysíláním nebo příjmem rádiových vln. Mezi takové systémy patří: radiokomunikační systémy, rozhlasové vysílání, televize, rádiové ovládání, radioreléová komunikace, radar, radioastronomie, radionavigace atd.

Strukturálně se anténa skládá z drátů, kovových povrchů, dielektrik a magnetodielektrik. Účel antény je znázorněn na zjednodušeném schématu rádiového spojení. Vysokofrekvenční elektromagnetické kmity, modulované užitečným signálem a vytvářené generátorem, jsou převedeny vysílací anténou na elektromagnetické vlny a vyzařovány do prostoru. Obvykle jsou elektromagnetické vlny dodávány z vysílače do antény nikoli přímo, ale pomocí elektrického vedení (vedení elektromagnetických vln, napáječ).

V tomto případě se podél napáječe šíří s ním spojené elektromagnetické vlny, které jsou anténou přeměněny na rozbíhavé elektromagnetické vlny volného prostoru.

Přijímací anténa zachycuje volné rádiové vlny a převádí je na spojené vlny, které jsou přiváděny přes podavač do přijímače. V souladu s principem reverzibility antény se vlastnosti antény pracující v režimu vysílání nemění, když tato anténa pracuje v režimu příjmu.

Zařízení podobná anténám se také používají k buzení elektromagnetických oscilací různé typy vlnovody a objemové rezonátory.

1. Hlavní charakteristiky antén

1.1 Stručné informace o hlavních parametrech antén

Při výběru antén se porovnávají jejich hlavní charakteristiky: pracovní frekvenční rozsah (šířka pásma), zisk, vyzařovací diagram, vstupní impedance, polarizace. Kvantitativně zisk antény Ga ukazuje, kolikrát je výkon signálu přijímaný danou anténou větší než výkon signálu přijímaný nejjednodušší anténou - půlvlnným vibrátorem (izotropním zářičem) umístěným ve stejném bodě prostoru. Zisk se vyjadřuje v decibelech dB nebo dB. Je třeba rozlišovat mezi ziskem definovaným výše, označeným dB nebo dBd (vzhledem k dipólovému nebo půlvlnnému vibrátoru) a ziskem vzhledem k izotropnímu zářiči, označeným dBi nebo dB ISO. V každém případě je nutné porovnávat podobné hodnoty. Je žádoucí mít anténu s vysokým ziskem, ale zvýšení zisku obvykle vyžaduje zvýšení složitosti její konstrukce a rozměrů. Neexistují jednoduché malé antény s vysokým ziskem. Vyzařovací diagram (RP) antény ukazuje, jak anténa přijímá signály z různých směrů. V tomto případě je nutné uvažovat anténní obrazec v horizontální i vertikální rovině. Všesměrové antény v jakékoli rovině mají vzor ve tvaru kruhu, to znamená, že anténa může přijímat signály ze všech stran stejně, například vyzařovací diagram svislé tyče ve vodorovné rovině. Směrová anténa je charakterizována přítomností jednoho nebo několika vzorových laloků, z nichž největší se nazývá hlavní. Obvykle se kromě hlavního laloku vyskytují zadní a boční laloky, jejichž úroveň je výrazně nižší než u hlavního laloku, což nicméně zhoršuje výkon antény, proto se snaží jejich úroveň co nejvíce snížit. .

Vstupní impedance antény je považována za poměr okamžitých hodnot napětí k proudu signálu v bodech napájení antény. Pokud jsou napětí a proud signálu ve fázi, pak je poměr skutečná hodnota a vstupní odpor je čistě aktivní. Při posunu fází se kromě aktivní složky objevuje i složka jalová - indukční nebo kapacitní, podle toho, zda fáze proudu zaostává za napětím nebo jej posouvá dopředu. Vstupní impedance závisí na frekvenci přijímaného signálu. Kromě uvedených hlavních charakteristik mají antény řadu dalších důležitých parametrů, jako je koeficient stojatá vlna SWR (SWR - Standing Wave Ratio), úroveň křížové polarizace, rozsah provozních teplot, zatížení větrem atd.

1.2 Klasifikace antén

Antény lze klasifikovat podle různých kritérií: podle širokopásmového principu, podle povahy vyzařujících prvků (antény s lineárními proudy, nebo vibrační antény, antény vyzařující otvorem - aperturní antény, povrchové antény); podle typu radiotechnického systému, ve kterém je anténa použita (antény pro radiokomunikaci, pro rozhlasové vysílání, televizi atd.). Budeme se držet klasifikace sortimentu. Přestože se antény se stejnými (typovými) vyzařovacími prvky velmi často používají v různých vlnových rozsazích, jejich konstrukce je odlišná; Výrazně se liší i parametry těchto antén a požadavky na ně.

Uvažují se antény následujících vlnových rozsahů (názvy rozsahů jsou uvedeny v souladu s doporučeními „Radio Regulations“; názvy široce používané v literatuře o zařízeních s anténním napáječem jsou uvedeny v závorkách): myriameter (ultra -dlouhé) vlny (); kilometrové (dlouhé) vlny (); hektometrové (průměrné) vlny (); dekametr (krátké) vlny (); metrové vlny(); decimetrové vlny (); centimetrwaves(); milimetrové vlny (). Poslední čtyři pásma jsou někdy kombinována pod společným názvem „ultra-short waves“ (VHF).

1.2.1 Anténní pásma

V minulé roky Na trhu rádiové komunikace a vysílání se objevilo velké množství nových komunikačních systémů pro různé účely, s různé vlastnosti. Z hlediska uživatelů je při výběru radiokomunikačního systému nebo vysílacího systému v první řadě věnována pozornost kvalitě komunikace (vysílání), jakož i jednoduchosti použití tohoto systému (uživatelského terminálu), která je dána rozměry, hmotnost, snadnost ovládání, seznam doplňkové funkce. Všechny tyto parametry jsou významně determinovány typem a provedením anténních zařízení a prvků anténně-napájecí cesty uvažovaného systému, bez kterých je radiová komunikace nemyslitelná. Na druhé straně je rozhodujícím faktorem při konstrukci a účinnosti antén jejich provozní frekvenční rozsah.

V souladu s přijatou klasifikací frekvenčních rozsahů se rozlišuje několik velkých tříd (skupin) antén, které se od sebe zásadně liší: antény rozsahů ultradlouhých vln (VLF) a dlouhých vln (LW); středovlnné (MF) antény; krátkovlnné (HF) antény; antény pro ultrakrátké vlny (VHF); mikrovlnné antény.

Nejoblíbenější v posledních letech z hlediska poskytování služeb osobní komunikace, rozhlasového a televizního vysílání jsou KV, VKV a mikrovlnné rádiové systémy, o jejichž anténních zařízeních bude řeč níže. Nutno podotknout, že i přes zdánlivou nemožnost vymyslet v anténním byznysu něco nového, došlo v posledních letech na základě nových technologií a principů k významným vylepšením klasických antén a byly vyvinuty nové antény, které se zásadně liší od dřívějších antén. stávajících v designu, velikosti, základních charakteristikách atd. atd., což vedlo k výraznému nárůstu počtu typů anténních zařízení používaných v moderních rádiových systémech.

V jakémkoli radiokomunikačním systému mohou být anténní zařízení určená pouze pro vysílání, pro vysílání a příjem nebo pouze pro příjem.

Pro každý z frekvenčních rozsahů je také nutné rozlišovat anténní systémy rádiových zařízení se směrovým a nesměrovým (všesměrovým) působením, které je zase dáno účelem zařízení (komunikace, vysílání atd.) , úkoly řešené zařízením (oznámení, komunikace, vysílání atd.). d.). Obecně lze pro zvýšení směrovosti antén (pro zúžení vyzařovacího diagramu) použít anténní pole skládající se z elementárních zářičů (antén), které za určitých podmínek jejich fázování mohou zajistit potřebné změny směru vyzařování. svazek antény v prostoru (zajišťují kontrolu polohy vyzařovacího diagramu antény). V rámci každého rozsahu je také možné rozlišit anténní zařízení, která pracují pouze na určité frekvenci (jednofrekvenční nebo úzkopásmová), a antény, která pracují v poměrně širokém rozsahu frekvencí (širokopásmové nebo širokopásmové).

1.3 Záření z anténních polí

K získání vysoké směrovosti záření, často požadované v praxi, lze použít soustavu slabě směrových antén, jako jsou vibrátory, štěrbiny, otevřené konce vlnovodů a další, umístěné určitým způsobem v prostoru a buzené proudy s požadovaným amplitudový a fázový poměr. Celková směrovost, zejména u velkého počtu zářičů, je v tomto případě dána především celkovými rozměry celého systému a v mnohem menší míře individuálními směrovými vlastnostmi jednotlivých zářičů.

Takové systémy zahrnují anténní pole (AR). Typicky je AR systém identických vyzařujících prvků, shodně orientovaných v prostoru a umístěných podle určitého zákona. Podle uspořádání prvků se rozlišují lineární, plošné a objemové mřížky, mezi nimiž jsou nejčastější přímočaré a ploché AR. Někdy jsou vyzařující prvky umístěny podél kruhového oblouku nebo na zakřivených plochách, které se shodují s tvarem objektu, na kterém se AR nachází (konformní AR).

Nejjednodušší je lineární pole, ve kterém jsou vyzařující prvky umístěny podél přímky, nazývané osa pole, ve stejných vzdálenostech od sebe (ekvidistantní pole). Vzdálenost d mezi fázová centra emitory se nazývá rozteč mřížky. Lineární AR, kromě svého nezávislého významu, je často základem pro analýzu jiných typů AR.

2 . Analýza slibných anténních struktur

2.1 HF a VHF antény

Obrázek 1 - Anténa základnové stanice

V pásmech HF a VHF v současné době funguje velké množství rádiových systémů pro různé účely: komunikace (rádiové relé, mobilní, trunkové, satelitní atd.), rozhlasové vysílání, televizní vysílání. Podle konstrukce a vlastností lze všechna anténní zařízení těchto systémů rozdělit do dvou hlavních skupin - antény stacionárních zařízení a antény mobilních zařízení. Stacionární antény zahrnují antény základnových komunikačních stanic, přijímací televizní antény, antény radioreléových komunikačních linek a mobilní antény zahrnují antény osobních komunikačních uživatelských terminálů, automobilové antény, antény pro nositelné (přenosné) radiostanice.

Antény základnových stanic jsou většinou všesměrové v horizontální rovině, protože zajišťují komunikaci především s pohybujícími se objekty. Nejpoužívanější vertikální polarizační bičové antény jsou typu „Ground Plane“ („GP“) kvůli jednoduchosti jejich konstrukce a dostatečné účinnosti. Takovou anténou je vertikální tyč délky L, zvolená v souladu s provozní vlnovou délkou l, se třemi nebo více protizávažími, obvykle instalovaná na stožáru (obrázek 1).

Délka čepů L je l/4, l/2 a 5/8l a protizávaží se pohybují od 0,25l do 0,1l. Vstupní impedance antény závisí na úhlu mezi protizávažím a stožárem: čím menší je tento úhel (čím více jsou protizávaží přitlačována ke stožáru), tím větší je odpor. Zejména pro anténu s L = l/4 je dosaženo vstupní impedance 50 Ohmů při úhlu 30°...45°. Vyzařovací diagram takové antény ve vertikální rovině má maximum pod úhlem 30° k horizontu. Zisk antény se rovná zisku vertikálního půlvlnného dipólu. V tomto provedení však chybí spojení mezi čepem a stožárem, což vyžaduje dodatečné použití zkratovaného kabelu délky l/4 pro ochranu antény před bouřkami a statickou elektřinou.

Anténa o délce L = l/2 nepotřebuje protizávaží, jejichž roli plní stožár a její obrazec ve vertikální rovině je více přitlačen k horizontu, čímž se zvětšuje její dosah. V tomto případě je pro snížení vstupní impedance použit vysokofrekvenční transformátor a základna kolíku je připojena k uzemněnému stožáru přes odpovídající transformátor, který automaticky řeší problém ochrany před bleskem a statickou elektřinou. Zisk antény oproti půlvlnnému dipólu je asi 4 dB.

Nejúčinnější z „GP“ antén pro dálkovou komunikaci je anténa s L = 5/8l. Je o něco delší než půlvlnná anténa a napájecí kabel je připojen k odpovídající indukčnosti umístěné na základně vibrátoru. Protizávaží (nejméně 3) jsou umístěna v horizontální rovině. Zisk takové antény je 5-6 dB, maximální DP je umístěno pod úhlem 15° k horizontále a samotný kolík je uzemněn ke stožáru přes odpovídající cívku. Tyto antény jsou užší než půlvlnné antény, a proto vyžadují pečlivější ladění.

Obrázek 2 - Anténa půlvlnného vibrátoru

Obrázek 3 - Kosočtverečná anténa půlvlnného vibrátoru

Většina základních antén je instalována na střechách, což může výrazně ovlivnit jejich výkon, takže je třeba vzít v úvahu následující:

Je vhodné umístit základnu antény níže než 3 metry od roviny střechy;

V blízkosti antény by neměly být žádné kovové předměty nebo konstrukce ( televizní antény, dráty atd.);

Je vhodné instalovat antény co nejvýše;

Činnost antény by neměla rušit ostatní základnové stanice.

Významnou roli při navazování stabilní rádiové komunikace hraje polarizace přijímaného (vysílaného) signálu; Protože při šíření na dlouhé vzdálenosti dochází u povrchové vlny k podstatně menšímu útlumu s horizontální polarizací, pak se pro dálkové rádiové komunikace i pro televizní přenos používají antény s horizontální polarizací (vibrátory jsou umístěny horizontálně).

Nejjednodušší ze směrových antén je půlvlnný vibrátor. U symetrického půlvlnného vibrátoru je celková délka jeho dvou stejných ramen přibližně rovna l/2 (0,95 l/2), vyzařovací diagram má v horizontální rovině tvar osmičky a ve vertikální rovině kruh letadlo. Zisk, jak je uvedeno výše, se bere jako jednotka měření.

Pokud je úhel mezi vibrátory takové antény roven 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.

Když jsou dvě antény typu V spojeny tak, že se jejich vzory sečtou, získá se kosočtverečná anténa, ve které je směrovost mnohem výraznější (obrázek 3).

Při připojení k vrcholu kosočtverce, naproti napájecím bodům, je zatěžovací odpor Rn, ztrátový výkon rovný polovině výkonu vysílače, potlačení zadního laloku vzoru o 15...20 dB. Směr hlavního laloku v horizontální rovině se shoduje s úhlopříčkou a. Ve vertikální rovině je hlavní lalok orientován horizontálně.

Jednou z nejlepších relativně jednoduchých směrových antén je smyčková anténa „double square“, jejíž zisk je 8...9 dB, potlačení zadního laloku vzoru není menší než 20 dB, polarizace je vertikální.

Obrázek 4 - Anténa s vlnovým kanálem

Nejrozšířenější, zejména v oblasti VHF, jsou antény typu „wave channel“ (v zahraniční literatuře - antény Uda-Yagi), protože jsou poměrně kompaktní a poskytují velké hodnoty Ga s relativně malými rozměry. Antény tohoto typu jsou souborem prvků: aktivní - vibrátor a pasivní - reflektor a několik direktivů instalovaných na jednom společném výložníku (obrázek 4). Takové antény, zvláště ty s velkým počtem prvků, vyžadují pečlivé ladění při výrobě. U tříprvkové antény (vibrátor, reflektor a jeden direktor) lze základní charakteristiky dosáhnout bez dodatečné konfigurace.

Složitost antén tohoto typu spočívá také v tom, že vstupní impedance antény závisí na počtu pasivních prvků a výrazně závisí na konfiguraci antény, proto literatura často neuvádí přesnou hodnotu vstupní impedance takových antén. Zejména při použití smyčkového vibrátoru Pistolkors, který má vstupní impedanci asi 300 Ohmů, jako vibrátoru, s nárůstem počtu pasivních prvků vstupní impedance antény klesá a dosahuje hodnot 30-50 Ohmy, což vede k nesouladu s podavačem a vyžaduje další přizpůsobení. S nárůstem počtu pasivních prvků se vzor antény zužuje a zisk se zvyšuje, např. u tříprvkové a pětiprvkové antény jsou zisky 5...6 dB a 8...9 dB s šířka hlavního paprsku vzoru 70º, respektive 50º.

Více širokopásmové než antény typu „wave channel“ a nevyžadující ladění mají antény s pohyblivou vlnou (AWA), ve kterých jsou všechny vibrátory umístěné ve stejné vzdálenosti od sebe aktivní a připojené ke sběrnému vedení (obrázek 5). Energie signálu, kterou přijmou, se sčítá ve sběrném potrubí téměř ve fázi a vstupuje do podavače. Zisk takových antén je určen délkou sběrného vedení, je úměrný poměru této délky k vlnové délce přijímaného signálu a závisí na směrových vlastnostech vibrátorů. Zejména u ABC se šesti vibrátory různých délek odpovídajících požadovanému frekvenčnímu rozsahu a umístěnými pod úhlem 60° ke sběrné lince se zisk pohybuje od 4 dB do 9 dB v provozním rozsahu a úroveň zpětného záření je o 14 dB nižší.

Obrázek 5 - Anténa s postupnou vlnou

Obrázek 6 - Anténa se strukturou logaritmické periodicity nebo logaritmickou periodickou anténou

Směrové vlastnosti uvažovaných antén se liší v závislosti na vlnové délce přijímaného signálu. Jedním z nejběžnějších typů antén s konstantním tvarem obrazce v širokém frekvenčním rozsahu jsou antény s logaritmickou periodicitou struktury nebo logaritmicky periodické antény (LPA). Mají široký rozsah: maximální vlnová délka přijímaného signálu přesahuje minimum více než 10krát. Zároveň je zajištěno dobré sladění antény s napáječem v celém pracovním rozsahu a zisk zůstává prakticky nezměněn. Sběrné vedení LPA je obvykle tvořeno dvěma nad sebou umístěnými vodiči, ke kterým jsou vodorovně připojena ramena vibrátorů po jednom (obrázek 6, pohled shora).

Ukázalo se, že vibrátory LPA jsou vepsány do rovnoramenného trojúhelníku s úhlem ve vrcholu b a základnou rovnou největšímu vibrátoru. Provozní šířka pásma antény je dána rozměry nejdelšího a nejkratšího vibrátoru. Pro logaritmickou strukturu antény musí být splněn určitý vztah mezi délkami sousedních vibrátorů, jakož i mezi vzdálenostmi od nich k vrcholu konstrukce. Tento vztah se nazývá perioda struktury f:

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

Velikost vibrátorů a vzdálenost k nim od vrcholu trojúhelníku se tedy exponenciálně zmenšují. Charakteristiky antény jsou určeny hodnotami f a b. Čím menší je úhel b a čím větší b (b je vždy menší než 1), tím větší je zisk antény a tím nižší je úroveň zadních a bočních laloků vyzařovacího diagramu. Zároveň se však zvyšuje počet vibrátorů a zvětšují se rozměry a hmotnost antény. Optimální hodnoty pro úhel b se volí v rozmezí 3є…60є a φ - 0,7…0,9.

V závislosti na vlnové délce přijímaného signálu je ve struktuře antény vybuzeno několik vibrátorů, jejichž velikosti se nejvíce blíží polovině vlnové délky signálu, proto je LPA v principu podobná několika anténám „vlnového kanálu“ spojených dohromady, každá který obsahuje vibrátor, reflektor a direktor . Při určité vlnové délce signálu je vybuzena pouze jedna trojice vibrátorů a ostatní jsou natolik rozladěné, že neovlivňují činnost antény. Zisk LPA se tedy ukazuje být menší než zisk „vlnového kanálu“ antény se stejným počtem prvků, ale šířka pásma LPA se ukazuje být mnohem širší. Pro LPA sestávající z deseti vibrátorů a hodnotami b = 45є, f = 0,84 je tedy vypočtený zisk 6 dB, což se prakticky nemění v celém rozsahu pracovních frekvencí.

U radioreléových komunikačních linek je velmi důležité mít úzký vyzařovací diagram, aby nedocházelo k rušení jiných radioelektronických zařízení a byla zajištěna kvalitní komunikace. Pro zúžení vzoru se široce používají anténní pole (AR), které zužují vzor v různých rovinách a poskytují různé hodnoty šířky hlavního laloku. Je zcela jasné, že geometrické rozměry anténního pole a charakteristika vyzařovacího diagramu výrazně závisí na rozsahu pracovních frekvencí - čím vyšší frekvence, tím kompaktnější bude pole a tím užší vyzařovací diagram, a tedy i , tím větší zisk. Pro stejné frekvence se s rostoucí velikostí AR (počet elementárních emitorů) bude vzor zužovat.

Pro pásmo VHF se často používají pole sestávající z vibračních antén (smyčkových vibrátorů), jejichž počet může dosahovat několika desítek, zisk se zvyšuje na 15 dB a více a šířka vzoru v jakékoli rovině může být zúžena na 10º , například pro 16 vertikálně umístěných smyčkových vibrátorů ve frekvenčním rozsahu 395...535 MHz se vzor zužuje ve vertikální rovině na 10º.

Hlavním typem antén používaných v uživatelských terminálech jsou vertikálně polarizované bičové antény, které mají kruhový vzor v horizontální rovině. Účinnost těchto antén je poměrně nízká kvůli nízkým hodnotám zisku, stejně jako kvůli vlivu okolních objektů na vyzařovací diagram, stejně jako chybějícímu správnému uzemnění a omezením geometrických rozměrů antén. Ten vyžaduje kvalitní sladění antény se vstupními obvody rádiového zařízení. Typické možnosti přizpůsobení návrhu jsou indukčnost rozložená po délce a indukčnost na základně antény. Pro zvýšení dosahu rádiové komunikace se používají speciální prodloužené antény dlouhé několik metrů, čímž je dosaženo výrazného zvýšení úrovně přijímaného signálu.

V současné době existuje mnoho typů automobilových antén, které se liší vzhledem, designem a cenou. Tyto antény podléhají přísným požadavkům na mechanické, elektrické, provozní a estetické parametry. Nejlepších výsledků z hlediska dosahu komunikace dosahuje plnohodnotná anténa o délce l/4, ne vždy však velké geometrické rozměry vyhovují, proto se používají různé způsoby zkracování antén bez výrazného zhoršení jejich vlastností. Poskytnout mobilní komunikace V automobilech lze použít mikropáskové rezonanční antény (jednopásmové, dvoupásmové a třípásmové), které nevyžadují instalaci vnějších dílů, protože se připevňují na vnitřní stranu autoskla. Takové antény zajišťují příjem a vysílání vertikálně polarizovaných signálů ve frekvenčním rozsahu 450...1900 MHz a mají zisk až 2 dB.

2.1.1 Obecná charakteristika mikrovlnných antén

V oblasti mikrovlnného záření došlo v posledních letech také k nárůstu počtu komunikačních a vysílacích systémů, a to jak dříve existujících, tak nově vyvinutých. Pro pozemní systémy - to jsou radioreléové komunikační systémy, rozhlasové a televizní vysílání, mobilní televizní systémy atd., pro satelitní systémy - přímé televizní vysílání, telefon, fax, pagingová komunikace, videokonference, přístup k internetu atd. Kmitočtové rozsahy používané pro tyto typy komunikací a vysílání odpovídají úsekům kmitočtového spektra přiděleným pro tyto účely, přičemž hlavní jsou: 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. Někdy v technické literatuře zahrnuje mikrovlnný rozsah systémy pracující na frekvencích nad 1 GHz, ačkoli tento rozsah striktně začíná od 3 GHz.

Pro pozemní mikrovlnné systémy jsou anténními zařízeními malé zrcadlové, klaksonové, horn-čočkové antény, instalované na stožárech a chráněné před škodlivými atmosférickými vlivy. Směrové antény, v závislosti na jejich účelu, konstrukci a frekvenčním rozsahu, mají širokou škálu charakteristik, konkrétně: v zisku - od 12 do 50 dB, v šířce paprsku (úroveň - 3 dB) - od 3,5 do 120 °. Kromě toho systémy celulární televize používají dvoukónické všesměrové (v horizontální rovině) antény, sestávající ze dvou kovových kuželů s jejich vrcholy směřujícími k sobě, dielektrické čočky instalované mezi kužely a budícího zařízení. Takové antény mají zisk 7...10 dB, šířka hlavního laloku ve vertikální rovině je 8...15є a úroveň postranních laloků není horší než minus 14 dB.

3. Analýza možných metod syntézy anténních fraktálních struktur

3.1 Fraktální antény

Fraktální antény jsou relativně novou třídou elektricky malých antén (EMA), které se svou geometrií zásadně liší od známých řešení. Tradiční evoluce antén byla ve skutečnosti založena na euklidovské geometrii, pracující s objekty celočíselného rozměru (čára, kružnice, elipsa, paraboloid atd.). Hlavním rozdílem mezi fraktálními geometrickými formami je jejich zlomkový rozměr, který se navenek projevuje v rekurzivním opakování původních deterministických nebo náhodných vzorů na rostoucím nebo klesajícím měřítku. Fraktální technologie se rozšířily ve vývoji nástrojů pro filtrování signálů, syntéze trojrozměrných počítačových modelů přírodních krajin a kompresi obrazu. Je zcela přirozené, že fraktální „móda“ neobešla ani teorii antén. Navíc prototypem moderních fraktálových technologií v anténní technice byly logaritmicky periodické a spirálové konstrukce navržené v polovině 60. let minulého století. Pravda, v přísném matematickém smyslu neměly takové struktury v době vývoje žádný vztah k fraktální geometrii, byly to ve skutečnosti pouze fraktály prvního druhu. V současné době se výzkumníci, především metodou pokusů a omylů, snaží využít známé fraktály v geometrii v anténních řešeních. Výsledkem simulačního modelování a experimentů bylo zjištěno, že fraktální antény umožňují získat téměř stejný zisk jako konvenční, ale s menšími rozměry, což je důležité pro mobilní aplikace. Podívejme se na výsledky získané v oblasti vytváření fraktálních antén různých typů.

Výsledky studií charakteristik nového designu antény publikované Cohenem přitáhly pozornost specialistů. Díky úsilí mnoha výzkumníků se dnes teorie fraktálních antén proměnila v nezávislý, poměrně vyvinutý aparát pro syntézu a analýzu EMA.

3.2 Vlastnostifraktální antény

SFC lze použít jako šablony pro výrobu monopólů a dipólových ramen, tvořících topologii tištěných antén, povrchů pro výběr frekvence (FSS) nebo plášťů reflektorů, konstruování obrysů smyčkových antén a profilů apertur rohů, stejně jako frézování štěrbin ve štěrbinových anténách.

Experimentální data získaná specialisty Cushcraft pro Kochovu křivku, čtyři iterace obdélníkové vlny a šroubovicové antény nám umožňují porovnat elektrické vlastnosti Kochovy antény s jinými zářiči s periodickou strukturou. Všechny porovnávané zářiče měly multifrekvenční vlastnosti, což se projevilo přítomností periodických rezonancí v grafech impedance. Pro vícepásmové aplikace je však nejvhodnější Kochův fraktál, u kterého s rostoucí frekvencí špičkové hodnoty reaktivních a aktivních odporů klesají, zatímco u meandru a spirály rostou.

Obecně je třeba poznamenat, že je obtížné si teoreticky představit mechanismus interakce mezi fraktální přijímací anténou a elektromagnetickými vlnami, které na ni dopadají, kvůli chybějícímu analytickému popisu vlnových procesů ve vodiči se složitou topologií. V takové situaci je vhodné určit hlavní parametry fraktálových antén matematickým modelováním.

Příklad konstrukce první sebepodobné fraktální křivky předvedl v roce 1890 italský matematik Giuseppe Peano. V limitu čára, kterou navrhl, zcela vyplňuje čtverec a obíhá kolem všech jeho bodů (obrázek 9). Následně byly nalezeny další podobné objekty, které dostaly obecný název „Peano curves“ po objeviteli jejich rodu. Je pravda, že kvůli čistě analytickému popisu křivky navržené Peanem vznikl v klasifikaci čar SFC určitý zmatek. Ve skutečnosti by název „Peano curves“ měl být dáván pouze původním křivkám, jejichž konstrukce odpovídá analýze publikované Peano (obrázek 10).

Obrázek 9 - Iterace Peanovy křivky: a) počáteční přímka, b) první, c) druhá ad) třetí iterace

Obrázek 10 - Iterace křivky navržené Hilbertem v roce 1891

Často interpretován jako rekurzivní Peanova křivka

Aby bylo možné specifikovat předměty uvažované anténní techniky, při popisu té či oné formy fraktální antény je třeba pokud možno uvést jména autorů, kteří navrhli odpovídající modifikaci SFC. Je to o to důležitější, že podle odhadů se počet známých odrůd SFC blíží třem stovkám a toto číslo není limitní.

Je třeba poznamenat, že Peanova křivka (obrázek 9) ve své původní podobě je docela vhodná pro vytváření štěrbin ve stěnách vlnovodu, tištěných a jiných aperturních fraktálových antén, ale není přijatelná pro konstrukci drátové antény, protože má dotykové sekce. Specialisté společnosti Fractus proto navrhli jeho modifikaci nazvanou „Peanodec“ (obrázek 11).

Obrázek 11 - Varianta modifikace Peanoovy křivky („Peanodec“): a) první, b) druhá c) třetí iterace

Slibnou aplikací antén s topologií Koch jsou komunikační systémy MIMO (komunikační systémy s mnoha vstupy a výstupy). Pro miniaturizaci anténních polí uživatelských terminálů v takových komunikacích navrhli specialisté z Laboratoře elektromagnetismu University of Patras (Řecko) fraktální podobnost s obrácenou L-anténou (ILA). Podstata myšlenky spočívá v ohnutí vibrátoru Koch o 90° v bodě jeho rozdělení na segmenty s poměrem délek 2:1. Pro mobilní komunikaci s nosnou frekvencí ~2,4 Hz jsou rozměry takto vytištěné antény 12,33×10,16 mm (~L/10ChL/12), šířka pásma ~20 % a účinnost 93 %.

Obrázek 12 - Příklad dvoupásmového (2,45 a 5,25 GHz) anténního pole

Azimutový vyzařovací diagram je téměř rovnoměrný, zisk z hlediska vstupu feederu je ~3,4 dB. Pravda, jak je uvedeno v článku, provoz takových tištěných prvků jako součásti mřížky (obrázek 12) je doprovázen poklesem jejich účinnosti ve srovnání s jedním prvkem. Při frekvenci 2,4 GHz se tedy účinnost Kochova monopólu ohnutého o 90 ° snižuje z 93 na 72% a při frekvenci 5,2 GHz - z 90 na 80%. Poněkud lepší je situace u vzájemného ovlivňování vysokofrekvenčních pásových antén: při frekvenci 5,25 GHz je izolace mezi prvky tvořícími centrální dvojici antén 10 dB. Pokud jde o vzájemné ovlivňování ve dvojici sousedních prvků různých rozsahů, v závislosti na frekvenci signálu se izolace pohybuje od 11 dB (při 2,45 GHz) do 15 dB (při frekvenci 5,25 GHz). Důvodem zhoršení výkonu antény je vzájemné ovlivňování tištěných prvků.

Schopnost vybrat mnoho různých parametrů anténního systému na základě Kochovy přerušované čáry umožňuje návrhu uspokojit různé požadavky na hodnotu vnitřní odpor a rozložení rezonančních frekvencí. Protože však vzájemnou závislost rekurzivní dimenze a charakteristiky antény lze získat pouze pro určitou geometrii, vyžaduje platnost uvažovaných vlastností pro jiné rekurzivní konfigurace další výzkum.

3.3 Charakteristika fraktálních antén

Kochova fraktální anténa znázorněná na obrázku 13 nebo 20 je jen jednou z možností, kterou lze realizovat pomocí rovnostranného iniciačního rekurzního trojúhelníku, tzn. úhel a u jeho základny (úhel odsazení nebo „úhel odsazení“) je 60°. Tato verze Kochova fraktálu se obvykle nazývá standardní. Je zcela přirozené se ptát, zda je možné použít modifikace fraktálu s jinými hodnotami tohoto úhlu. Vinoy navrhl zvážit úhel u základny iniciačního trojúhelníku jako parametr charakterizující konstrukci antény. Změnou tohoto úhlu můžete získat podobné rekurzivní křivky různých rozměrů (obrázek 13). Křivky si zachovávají vlastnost vlastní podobnosti, ale výsledná délka vedení může být různá, což ovlivňuje vlastnosti antény. Vinoy jako první studoval korelaci mezi vlastnostmi antény a rozměrem zobecněného Kochova fraktálu D, určeným v obecném případě závislostí

(1)

Ukázalo se, že s rostoucím úhlem roste i rozměr fraktálu a při u>90° se blíží 2. Je třeba poznamenat, že koncept rozměru používaný v teorii fraktálových antén poněkud odporuje konceptům akceptovaným v geometrii. , kde je tato míra použitelná pouze pro nekonečně rekurzivní objekty.

Obrázek 13 - Konstrukce Kochovy křivky s úhlem a) 30° ab) 70° na základně trojúhelníku v generátoru fraktálů

S rostoucím rozměrem se celková délka přerušované čáry zvyšuje nelineárně, což je určeno vztahem:

(2)

kde L0 je délka lineárního dipólu, vzdálenost mezi jehož konci je stejná jako vzdálenost Kochovy lomené čáry, n je iterační číslo. Přechod z u = 60° na u = 80° při šesté iteraci umožňuje více než čtyřnásobné zvětšení celkové délky prefraktálu. Jak byste očekávali, existuje přímý vztah mezi rekurzivním rozměrem a takovými vlastnostmi antény, jako je primární rezonanční frekvence, vnitřní odpor při rezonanci a vícepásmové charakteristiky. Na základě počítačových výpočtů Vinoy získal závislost první rezonanční frekvence Kochova dipólu fk na rozměru prefraktálu D, iterační číslo n a rezonanční frekvenci přímočarého dipólu fD stejné výšky jako Kochova lomená čára ( v extrémních bodech):

(3)

Obrázek 14 - Efekt úniku elektromagnetických vln

V obecném případě pro vnitřní odpor Kochova dipólu na první rezonanční frekvenci platí následující přibližný vztah:

(4)

kde R0 je vnitřní odpor lineárního dipólu (D=1), který je v uvažovaném případě roven 72 Ohmům. K určení lze použít výrazy (3) a (4). geometrické parametry antény s požadovanými hodnotami rezonanční frekvence a vnitřního odporu. Vícepásmové vlastnosti Kochova dipólu jsou také velmi citlivé na hodnotu úhlu u. S nárůstem se nominální hodnoty rezonančních frekvencí přibližují a v důsledku toho se jejich počet v daném spektrálním rozsahu zvyšuje (obrázek 15). Navíc, čím vyšší číslo iterace, tím silnější je tato konvergence.

Obrázek 15 - Vliv zúžení intervalu mezi rezonančními frekvencemi

Na Pensylvánské univerzitě se studoval další důležitý aspekt Kochova dipólu – vliv asymetrie jeho napájení na míru, do jaké se vnitřní odpor antény blíží 50 Ohmům. U lineárních dipólů je napájecí bod často umístěn asymetricky. Stejný přístup lze použít pro fraktální anténu v podobě Kochovy křivky, jejíž vnitřní odpor je menší než standardní hodnoty. Ve třetí iteraci je tedy vnitřní odpor standardního Kochova dipólu (u = 60°), bez zohlednění ztrát při připojení napáječe ve středu, 28 Ohmů. Přesunutím napáječe na jeden konec antény lze získat odpor 50 ohmů.

Všechny dosud uvažované konfigurace Kochovy přerušované čáry byly syntetizovány rekurzivně. Pokud však podle Viny toto pravidlo porušíte, zejména specifikováním různých úhlů a? S každou novou iterací lze vlastnosti antény měnit s větší flexibilitou. Pro zachování podobnosti je vhodné zvolit pravidelné schéma pro změnu úhlu a. Změňte jej například podle lineárního zákona иn = иn-1 - Di·n, kde n je iterační číslo, Di? - přírůstek úhlu na základně trojúhelníku. Variantou tohoto principu konstrukce lomené čáry je následující sekvence úhlů: u1 = 20° pro první iteraci, u2 = 10° pro druhou atd. Konfigurace vibrátoru v tomto případě nebude striktně rekurzivní, nicméně všechny jeho segmenty syntetizované v jedné iteraci budou mít stejnou velikost a tvar. Proto je geometrie takové hybridní přerušované čáry vnímána jako sobě podobná. S malým počtem iterací spolu se záporným přírůstkem Di lze použít kvadratickou nebo jinou nelineární změnu úhlu un.

Uvažovaný přístup umožňuje nastavit rozložení rezonančních frekvencí antény a hodnoty jejího vnitřního odporu. Přeskupení pořadí změn hodnot úhlu v iteracích však nedává ekvivalentní výsledek. Pro stejnou výšku přerušované čáry poskytují různé kombinace stejných úhlů, například u1 = 20°, u2 = 60° a u1 = 60°, u2 = 20° (obrázek 16), stejnou roztaženou délku prefraktálů. Ale na rozdíl od očekávání úplná shoda parametrů nezajistí identitu rezonančních frekvencí a identitu vícepásmových vlastností antén. Důvodem je změna vnitřního odporu segmentů lomené čáry, tzn. Klíčovou roli hraje konfigurace vodiče, nikoli jeho velikost.

Obrázek 16 - Zobecněné Kochovy prefraktály druhé iterace se záporným přírůstkem Dq (a), kladným přírůstkem Dq (b) a třetí iterace se záporným přírůstkem Dq = 40°, 30°, 20° (c)

4. Příklady fraktálních antén

4.1 Přehled antén

Anténní témata jsou jedním z nejslibnějších a nejvýznamnějších zájmů v moderní teorii přenosu informace. Taková touha rozvíjet tuto konkrétní oblast vědecký vývoj, je spojena s neustále se zvyšujícími požadavky na rychlost a způsoby přenosu informací v moderním technologickém světě. Každý den, kdy spolu komunikujeme, předáváme informace tak pro nás přirozeným způsobem – vzduchem. Přesně stejným způsobem přišli vědci s nápadem naučit četné počítačové sítě komunikovat.

Výsledkem byl vznik novinek v této oblasti, jejich schválení na trhu výpočetní techniky a později přijetí norem bezdrátový přenos informace. Dnes jsou již přenosové technologie jako BlueTooth a WiFi schváleny a obecně přijímány. Tím ale vývoj nekončí a zastavit nelze, objevují se nové požadavky a nová přání trhu.

Přenosové rychlosti, tak úžasně vysoké v době vývoje technologií, dnes již neodpovídají požadavkům a přáním uživatelů těchto vývojů. Bylo zahájeno několik předních vývojových center nový projekt WiMAX za účelem zvýšení rychlosti na základě rozšíření kanálu v již existujícím standardu WiFi. Jaké místo v tom všem má téma antény?

Problém rozšíření přenosového kanálu lze částečně vyřešit zavedením ještě větší komprese, než je ta stávající. Použití fraktálních antén tento problém vyřeší lépe a efektivněji. Důvodem je, že fraktální antény a na nich založené frekvenčně selektivní povrchy a objemy mají jedinečné elektrodynamické vlastnosti, a to: širokopásmové připojení, opakovatelnost šířky pásma v frekvenční rozsah atd.

4.1.1 Konstrukce Cayleyho stromu

Cayleyho strom je jedním z klasických příkladů fraktálových množin. Jeho nulová iterace je pouze úsečka o dané délce l. První a každá následující lichá iterace se skládá ze dvou segmentů přesně stejné délky l jako předchozí iterace, které jsou umístěny kolmo na segment předchozí iterace tak, že jeho konce jsou spojeny se středem segmentů.

Druhá a každá následující sudá iterace fraktálu jsou dva segmenty l/2 poloviční délky předchozí iterace, umístěné, jako předtím, kolmo k předchozí iteraci.

Výsledky konstrukce Cayleyho stromu jsou uvedeny na obrázku 17. Celková výška antény je 15/8l a šířka je 7/4l.

Obrázek 17 - Konstrukce stromu Cayley

Výpočty a analýza antény „Cayley Tree“ Byly provedeny teoretické výpočty fraktální antény ve formě Cayley Tree 6. řádu. K vyřešení tohoto praktického problému byl použit poměrně výkonný nástroj pro rigorózní výpočet elektrodynamických vlastností vodivých prvků - program EDEM. Výkonné nástroje a uživatelsky přívětivé rozhraní tohoto programu je pro tuto úroveň výpočtů nepostradatelný.

Autoři stáli před úkolem navrhnout anténu, odhadnout teoretické hodnoty rezonančních frekvencí příjmu a vysílání signálu a prezentovat problém v rozhraní programového jazyka EDEM. Navržená fraktální anténa založená na „Cayley Tree“ je znázorněna na obrázku 18.

Poté byla do navržené fraktální antény vyslána rovinná elektromagnetická vlna a program vypočítal šíření pole před a za anténou a vypočítal elektrodynamické charakteristiky fraktální antény.

Výsledky výpočtů fraktální antény „Cayley Tree“ provedené autory nám umožnily vyvodit následující závěry. Je ukázáno, že série rezonančních frekvencí se opakuje na přibližně dvojnásobku předchozí frekvence. Byla určena rozložení proudu na povrchu antény. Byly studovány oblasti totálního přenosu a totálního odrazu elektromagnetického pole.

Obrázek 18 - Cayleyho strom 6. řádu

4 .1.2 Multimediální anténa

Miniaturizace postupuje napříč planetou mílovými kroky. Nástup počítačů o velikosti zrnka fazole je za dveřmi, ale mezitím nám společnost Fractus dává do pozornosti anténu, jejíž rozměry jsou menší než zrnko rýže (obrázek 19).

Obrázek 19 - Fraktální anténa

Nový produkt s názvem Micro Reach Xtend pracuje na frekvenci 2,4 GHz a podporuje bezdrátové technologie Wi-Fi a Bluetooth, stejně jako některé další méně oblíbené standardy. Zařízení je založeno na patentovaných technologiích fraktální antény a jeho plocha je pouze 3,7 x 2 mm. Maličká anténa podle vývojářů umožní zmenšit velikost multimediálních produktů, ve kterých najde v blízké budoucnosti své uplatnění, nebo nacpat do jednoho zařízení více schopností.

Televizní stanice vysílají signály v rozsahu 50-900 MHz, které jsou spolehlivě přijímány na vzdálenost mnoha kilometrů od vysílací antény. Je známo, že vibrace vyšších frekvencí procházejí budovami a různými překážkami hůře než nízkofrekvenčními, které se kolem nich prostě ohýbají. Proto Technologie Wi-Fi, používaný v konvenčních bezdrátových komunikačních systémech a pracující na frekvencích nad 2,4 GHz, poskytuje příjem signálu pouze na vzdálenost maximálně 100 m. Tato nespravedlnost ve vztahu k pokročilé technologii Wi-Fi samozřejmě brzy skončí bez újmy na TV -spotřebitelé. Zařízení vytvořená na bázi technologie Wi-Fi budou v budoucnu fungovat na frekvencích mezi provozními televizními kanály, čímž se zvýší rozsah spolehlivého příjmu. Aby nedošlo k narušení provozu televize, bude každý z Wi-Fi systémů (vysílač a přijímač) neustále skenovat blízké frekvence, čímž zabrání kolizím ve vzduchu. Při přechodu na širší frekvenční rozsah je nutné mít anténu, která dokáže stejně dobře přijímat signály vysokých i vysokých frekvencí. nízké frekvence. Běžné bičové antény tyto požadavky nesplňují, protože V souladu se svou délkou selektivně přijímají frekvence určité vlnové délky. Anténa vhodná pro příjem signálů v širokém frekvenčním rozsahu je tzv. fraktálová anténa, která má tvar fraktálu - struktury, která vypadá stejně bez ohledu na to, s jakým zvětšením ji pozorujeme. Fraktální anténa se chová tak, jak by se chovala struktura skládající se z mnoha kolíkových antén různých délek stočených dohromady.

4.1.3 „Rozbitá“ anténa

Americký inženýr Nathan Cohen se zhruba před deseti lety rozhodl sestavit si doma amatérskou radiostanici, ale narazil na nečekaný problém. Jeho byt se nacházel v centru Bostonu a městské úřady přísně zakázaly umístit anténu mimo budovu. Nečekaně se našlo řešení, které obrátilo celý následující život radioamatéra vzhůru nohama.

Namísto výroby tradičně tvarované antény vzal Cohen kus hliníkové fólie a vyřezal jej do tvaru matematického objektu známého jako Kochova křivka. Tato křivka, kterou v roce 1904 objevila německá matematička Helga von Koch, je fraktál, přerušovaná čára, která vypadá jako řada nekonečně se zmenšujících trojúhelníků vyrůstajících jeden z druhého jako střecha vícestupňové čínské pagody. Jako všechny fraktály je i tato křivka „sobě podobná“, to znamená, že na každém nejmenším segmentu má stejný vzhled a opakuje se. Takové křivky se konstruují nekonečným opakováním jednoduché operace. Čára je rozdělena na stejné segmenty a na každém segmentu je vytvořen ohyb ve tvaru trojúhelníku (metoda von Koch) nebo čtverce (metoda Hermana Minkowského). Poté se na všech stranách výsledného obrázku postupně ohýbají podobné čtverce nebo trojúhelníky, ale již menší velikost. Pokračováním v konstrukci do nekonečna můžete získat křivku, která je v každém bodě „přerušená“ (obrázek 20).

Obrázek 20 - Konstrukce Kochovy a Minkowského křivky

Konstrukce Kochovy křivky - jeden z vůbec prvních fraktálových objektů. Na nekonečné přímce se rozlišují segmenty délky l. Každý segment je rozdělen na tři stejné části a na prostředním je sestrojen rovnostranný trojúhelník o straně l/3. Poté se proces opakuje: na segmenty l/3 se postaví trojúhelníky se stranami l/9, na ně se postaví trojúhelníky se stranami l/27 atd. Tato křivka má sebepodobnost nebo invarianci měřítka: každý z jejích prvků ve zmenšené podobě opakuje křivku samotnou.

Minkowského fraktál je konstruován podobně jako Kochova křivka a má stejné vlastnosti. Při jeho konstrukci se místo systému trojúhelníků staví meandry na přímce - „pravoúhlé vlny“ nekonečně se zmenšujících velikostí.

Při konstrukci Kochovy křivky se Cohen omezil pouze na dva nebo tři kroky. Poté figurku nalepil na malý kousek papíru, připevnil ji k přijímači a s překvapením zjistil, že nefunguje hůře než běžné antény. Jak se později ukázalo, jeho vynález se stal zakladatelem zásadně nového typu antén, nyní sériově vyráběných.

Tyto antény jsou velmi kompaktní: fraktální anténa pro mobilní telefon zabudovaná v pouzdře má rozměr běžného sklíčka (24 x 36 mm). Navíc pracují v širokém frekvenčním rozsahu. To vše bylo objeveno experimentálně; Teorie fraktálových antén zatím neexistuje.

Velmi zajímavým způsobem se mění parametry fraktální antény vytvořené řadou po sobě jdoucích kroků pomocí Minkowského algoritmu. Pokud je přímá anténa ohnuta do tvaru „čtvercové vlny“ - meandru, její zisk se zvýší. Všechny následné meandry zisku antény se nemění, ale rozsah frekvencí, které přijímá, se rozšiřuje a samotná anténa se stává mnohem kompaktnější. Je pravda, že pouze prvních pět nebo šest kroků je účinných: abyste mohli vodič dále ohýbat, budete muset zmenšit jeho průměr, což zvýší odpor antény a povede ke ztrátě zisku.

Zatímco někteří si lámou hlavu nad teoretickými problémy, jiní vynález aktivně zavádějí do praxe. Podle Nathana Cohena, nyní profesora na Bostonské univerzitě a hlavního technického inspektora společnosti Fractal Antenna Systems, se „za pár let stanou fraktální antény nedílnou součástí mobilních a rádiových telefonů a mnoha dalších bezdrátových komunikačních zařízení“.

anténní pole fraktál

4.2 Aplikace fraktálních antén

Mezi mnoha dnes používanými konstrukcemi antén v komunikacích je typ antény uvedený v názvu článku relativně nový a zásadně odlišný od známých řešení. První publikace zkoumající elektrodynamiku fraktálových struktur se objevily již v 80. letech 20. století. je to začátek praktické využití Fraktální směr v anténní technologii zahájil před více než 10 lety americký inženýr Nathan Cohen, nyní profesor na Boaon University a hlavní technický inspektor společnosti Fractal Antenna Systems. Žijící v centru Bostonu, aby obešel zákaz městské vlády instalovat venkovní antény, rozhodl se zamaskovat anténu amatérské radiostanice za ozdobnou figurku vyrobenou z hliníkové fólie. Jako základ si vzal Kochovu křivku známou v geometrii (obrázek 20), jejíž popis navrhl v roce 1904 švédský matematik Niels Fabian Helge von Koch (1870-1924).

Podobné dokumenty

Koncepce a princip činnosti vysílacích antén a jejich vyzařovací diagramy. Výpočet velikostí a rezonančních frekvencí pro fraktální antény. Návrh tištěné mikropáskové antény založené na Kochově fraktálu a 10 prototypech drátových antén.

práce, přidáno 02.02.2015


Vývoj fraktálních antén. Konstrukční metody a principy činnosti fraktální antény. Konstrukce Peanovy křivky. Vznik fraktální pravoúhlé zlomené antény. Dvoupásmové anténní pole. Fraktální frekvenčně selektivní povrchy.

práce, přidáno 26.06.2015


Strukturální schéma aktivní fázovaný přijímací modul antény. Výpočet relativního snížení buzení na okraji antény. Energetický potenciál přijímacích fázovaných antén. Přesnost vyrovnání paprsku. Výběr a výpočet zářiče.

práce v kurzu, přidáno 11.8.2014


Úvod do činnosti Antenna-Service LLC: instalace a zprovoznění pozemních a satelitních anténních systémů, projektování telekomunikačních sítí. obecné charakteristiky základní vlastnosti a oblasti použití satelitních antén.

práce, přidáno 18.05.2014


Typy a klasifikace antén pro mobilní komunikační systémy. Specifikace antény KP9-900. Hlavní ztráta účinnosti antény je v provozní poloze zařízení. Metody pro výpočet antén pro buněčné systémy komunikace. Charakteristika anténního modeláře MMANA.

práce v kurzu, přidáno 17.10.2014


Typy mikrovlnných zařízení v distribučních obvodech anténních polí. Návrh mikrovlnných zařízení založených na metodě rozkladu. Práce s programem "Model-S" pro automatizované a parametrické typy syntézy víceprvkových mikrovlnných zařízení.

test, přidáno 15.10.2011


Hlavní úkoly teorie antény a charakteristika tohoto zařízení. Maxwellovy rovnice. Elektrické dipólové pole v neomezeném prostoru. Charakteristické rysy vibrační a aperturní antény. Metody řízení amplitudy mřížek.

tutoriál, přidáno 27.04.2013


Lineární pole s válcovou spirálovou anténou jako zářičem. Použití anténních polí pro zajištění vysoce kvalitního provozu antény. Návrh vertikálně snímacího anténního pole. Výpočet jednoho emitoru.

kurzová práce, přidáno 28.11.2010


Metody tvorby efektivní antény. Lineární anténní pole. Optimální anténa s pohyblivou vlnou. Směrový koeficient. Plochá anténní pole. Vstupní impedance vyzařovacího prvku. Vlastnosti a použití neekvidistantních mřížek.

práce v kurzu, přidáno 14.08.2015


Využití antén jak pro vyzařování, tak pro příjem elektromagnetických vln. Existuje široká škála různých antén. Návrh lineárního pole tyčových dielektrických antén, které je sestaveno z tyčových dielektrických antén.