A világ nincs jó emberek nélkül:-)
Valery UR3CAH: "Jó napot, Egor. Úgy gondolom, hogy ez a cikk (nevezetesen a "Fraktálantennák: kevesebb több") megfelel webhelye témájának, és érdekes lesz:) 73!
Igen, persze, hogy érdekes. Ezt a témát bizonyos mértékig már érintettük a hexabimok geometriájának tárgyalásakor. Ott is volt egy dilemma az elektromos hossz geometriai méretekbe „pakolásával” :-). Szóval nagyon köszönöm, Valerij, hogy elküldted az anyagot.
Fraktálantennák: a kevesebb több
Az elmúlt fél évszázadban az élet gyorsan megváltozott. A legtöbben természetesnek tekintjük a modern technológia vívmányait. Nagyon gyorsan megszoksz mindent, ami kényelmesebbé teszi az életet. Ritkán teszi fel valaki a kérdést: „Honnan jött ez?” és "Hogyan működik?" A mikrohullámú sütő felmelegíti a reggelit – nagyszerű, egy okostelefon lehetőséget ad arra, hogy beszélgessen egy másik személlyel – nagyszerű. Ez nyilvánvaló lehetőségnek tűnik számunkra.
De az élet egészen másképp alakulhatott volna, ha az ember nem keresett volna magyarázatot a zajló eseményekre. Vegyük például a mobiltelefonokat. Emlékszel az első modellek visszahúzható antennáira? Beavatkoztak, megnövelték a készülék méretét, és a végén gyakran elromlott. Úgy gondoljuk, hogy örökre a feledés homályába merültek, és ennek részben a... fraktálok az okai.
A fraktálminták lenyűgöznek mintáikkal. Határozottan hasonlítanak a kozmikus objektumok képeire – ködök, galaxishalmazok stb. Ezért teljesen természetes, hogy amikor Mandelbrot hangot adott a fraktálokról szóló elméletének, kutatásai fokozott érdeklődést váltottak ki a csillagászattal foglalkozók körében. Az egyik ilyen amatőr, Nathan Cohen, miután részt vett Benoit Mandelbrot budapesti előadásán, megihlette a megszerzett tudás gyakorlati alkalmazásának gondolatát. Igaz, ezt ösztönösen tette, és a véletlennek fontos szerepe volt felfedezésében. Rádióamatőrként Nathan a lehető legnagyobb érzékenységű antenna létrehozására törekedett.
Az antenna akkoriban ismert paramétereinek javításának egyetlen módja a geometriai méretek növelése volt. A Boston belvárosában található ingatlan tulajdonosa azonban, amelyet Nathan bérelt, határozottan ellenezte a nagyméretű eszközök tetőre szerelését. Aztán Nathan különféle antennaformákkal kezdett kísérletezni, és megpróbálta a maximális eredményt elérni a minimális mérettel. A fraktálformák ötlete által ihletett Cohen, mint mondják, véletlenszerűen készítette el drótból az egyik leghíresebb fraktált - a „Koch hópehelyet”. Helge von Koch svéd matematikus 1904-ben találta ki ezt a görbét. Ezt úgy kapjuk meg, hogy egy szakaszt három részre osztunk, és a középső szakaszt egy egyenlő oldalú háromszöggel helyettesítjük, amelynek oldala nem esik egybe ezzel a szegmenssel. A meghatározást kissé nehéz megérteni, de az ábrán minden világos és egyszerű.
A Koch-görbének más változatai is léteznek, de a görbe hozzávetőleges alakja hasonló marad.

Amikor Nathan csatlakoztatta az antennát a rádióvevőhöz, nagyon meglepődött - az érzékenység drámaian megnőtt. A Boston Egyetem leendő professzora kísérletsorozat után rájött, hogy a fraktálminta szerint készült antenna nagy hatásfokú, és a klasszikus megoldásokhoz képest jóval szélesebb frekvenciatartományt fed le. Ezenkívül az antenna alakja fraktálgörbe formájában lehetővé teszi a geometriai méretek jelentős csökkentését. Nathan Cohen még egy tétellel is előállt, amely bizonyítja, hogy egy szélessávú antenna létrehozásához elegendő egy önhasonló fraktálgörbe alakját adni neki.

A szerző szabadalmaztatta felfedezését, és megalapította a fraktálantennák fejlesztésével és tervezésével foglalkozó céget, a Fractal Antenna Systems-t, joggal gondolva, hogy a jövőben felfedezésének köszönhetően a mobiltelefonok megszabadulhatnak a terjedelmes antennáktól, és kompaktabbá válhatnak. Elvileg ez történt. Igaz, Nathan a mai napig jogi csatát vív nagyvállalatokkal, amelyek illegálisan használják fel felfedezését kompakt kommunikációs eszközök gyártására. Néhány ismert mobileszköz-gyártó, például a Motorola már békés megállapodást kötött a fraktálantenna feltalálójával. Eredeti forrás

UDC 621.396

fraktál ultraszéles sávú antenna, amely körkörös monopóluson alapul

G.I. Abdrahmanova

Ufa Állami Repülési Műszaki Egyetem,

Universita degli Studi di Trento

Annotáció.A cikk a fraktáltechnológián alapuló ultraszéles sávú antenna tervezésének problémáját tárgyalja. Bemutatjuk a sugárzási jellemzők léptéktényezőtől függő változásaira vonatkozó vizsgálatok eredményeit.és iterációs szint. Az antenna geometriájának paraméteres optimalizálását elvégeztük a reflexiós együttható követelményeinek teljesítése érdekében. A kifejlesztett antenna méretei 34 × 28 mm 2, működési frekvencia tartománya 3,09 ÷ 15 GHz.

Kulcsszavak:ultraszéles sávú rádiókommunikáció, fraktál technológia, antennák, reflexió.

Absztrakt:A cikkben egy új, fraktáltechnológián alapuló ultraszéles sávú antenna fejlesztését ismertetjük. Bemutatjuk a skála-tényező értékétől és az iterációs szinttől függően változó sugárzási jellemzők kutatási eredményeit. Az antenna geometriájának paraméteres optimalizálását alkalmaztam a reflexiós együttható követelményeinek kielégítésére. A kifejlesztett antenna mérete 28 × 34 mm 2, a sávszélessége 3,09 ÷ 15 GHz.

Kulcsszavak:ultraszéles sávú rádiókommunikáció, fraktál technológia, antennák, reflexiós együttható.

1. Bemutatkozás

Napjainkban az ultraszéles sávú (UWB) kommunikációs rendszerek nagy érdeklődésre tartanak számot a távközlési berendezések fejlesztői és gyártói számára, hiszen lehetővé teszik hatalmas adatfolyamok nagy sebességű továbbítását ultraszéles frekvenciasávban licencmentesen. Az átvitt jelek sajátosságai az erős erősítők és az összetett jelfeldolgozó komponensek hiányát jelentik az adó-vevő komplexumok részeként, de korlátozzák a hatótávolságot (5-10 m).

Az ultrarövid impulzusokkal hatékonyan dolgozni képes megfelelő elembázis hiánya hátráltatja az UWB technológia tömeges átvételét.

Az adó-vevő antennák az egyik kulcselem, amely befolyásolja a jelátvitel/vétel minőségét. A szabadalmak és kutatások fő iránya az UWB eszközök antennatechnológiájának tervezése terén a miniatürizálás és a gyártási költségek csökkentése a szükséges frekvencia- és energiajellemzők biztosítása mellett, valamint új formák és szerkezetek alkalmazása.

Így az antenna geometriája egy spline alapján épül fel, amelynek közepén egy téglalap alakú U-alakú rés található, amely lehetővé teszi, hogy az UWB sávban blokkoló funkcióval működjön. WLAN -sáv, antenna méretei - 45,6 × 29 mm 2. Besugárzó elemként egy aszimmetrikus E-alakú, 28×10 mm 2 méretű, a vezetősíkhoz (50×50 mm 2) képest 7 mm magasságban elhelyezkedő figurát választottunk. Bemutatjuk a téglalap alakú sugárzó elemre és a hátoldalon létrarezonáns szerkezetre épülő sík monopólus antennát (22x22mm2).

2 A probléma megfogalmazása

Tekintettel arra, hogy a kör alakú szerkezetek meglehetősen széles sávszélességet, egyszerűsített kialakítást, kis méretet és csökkentett gyártási költségeket biztosítanak, ez a cikk egy kör alakú monopóluson alapuló UWB antenna kifejlesztését javasolja. Szükséges működési frekvenciatartomány – 3,1 ÷ 10,6 GHz -10 dB reflexiós együttható mellett S 11, (1. ábra).

Rizs. 1. Szükséges maszk a visszaverődéshez S 11

A miniatürizálás érdekében az antenna geometriáját fraktál technológia alkalmazásával korszerűsítik, ami lehetővé teszi a sugárzási jellemzők skálafaktor értékétől való függésének vizsgálatát is. δ és a fraktáliteráció szintje.

Ezt követően a kifejlesztett fraktálantenna optimalizálását tűztük ki célul a működési tartomány bővítése érdekében a következő paraméterek változtatásával: a koplanáris hullámvezető (HF) központi vezetőjének (CP) hossza, az alaplap hossza (GP) ) a „CP HF - sugárzó elem (E)” távolsága.

Az antenna modellezést és a numerikus kísérleteket a " CST mikrohullámú stúdió".

3 Az antenna geometriájának kiválasztása

Alapelemnek egy kör alakú monopólust választottunk, amelynek méretei a kívánt tartomány hullámhosszának negyede:

Ahol L ar– az antenna sugárzó elemének hossza a CPU figyelembevétele nélkül;f L- alsó határfrekvencia,f L = f min uwb = 3,1·109 Hz; Val vel- fénysebesség, Val vel = 3·10 8 m/s 2 .

Kapunk L ar= 24,19 mm ≈ 24 mm. Tekintettel arra, hogy egy kör sugarar = L ar / 2 = 12 mm, és az eredeti CPU hosszát véveLf szintén egyenlő r, a nulla iterációt kapjuk (2. ábra).

Rizs. 2. Az antenna nulla iterációja

Dielektromos hordozó vastagságaT sés paraméterértékekkelεs = 3,38, tg δ = 0,0025 szolgál alapként, amelynek elülső oldalán IE, CPU és PZ . Ugyanakkor a távolságok" PZ-CP" Z vés "PZ-IE" Z h 0,76 mm-nek vettük. A modellezési folyamatban használt egyéb paraméterek értékeit az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat. Antenna paraméterei ( δ = 2)

Név	Leírás	Képlet	Jelentése
L a	Antenna hossza	2 ∙ r + Lf	36 mm
W a	Antenna szélessége	2 ∙ r	24 mm
Lf	CPU hossza	r + 0,1	12,1 mm
Wf	CPU szélesség		1,66 mm
Lg	PZ hossz	r – T s	11,24 mm
L s	Aljzat hossza	L a + G s	37 mm
W s	Aljzat szélessége	W a+ 2 ∙ G s	26 mm
G s 1	Függőleges aljzatrés		1 mm
G s 2	Vízszintes aljzatrés		1 mm
T m	Fém vastagság		0,035 mm
T s	Aljzat vastagsága		0,76 mm
r	A 0. iteráció körének sugara		12 mm
r 1	Az 1. iteráció körének sugara	r /2	6 mm
r 2	A 2. iteráció körének sugara	r 1 /2	3 mm
r 3	A kör sugara 3 iteráció	r 2 /2	1,5 mm
εs	A dielektromos állandó		3,38

Az antennát egy koplanáris hullámvezető táplálja, amely egy központi vezetőből és egy alaplapból áll, SMA -csatlakozó és a rá merőlegesen elhelyezett koplanáris hullámvezető port (CWP) (3. ábra).

Ahol εeff – effektív dielektromos állandó:

K – az első típusú teljes elliptikus integrál;

	(5)

Az antenna felépítésénél a fraktalitás az elemek becsomagolásának egy speciális módjában rejlik: az antenna további iterációi az előző iteráció elemeibe kisebb sugarú körök elhelyezésével jönnek létre. Ebben az esetben a léptéktényező δ meghatározza, hogy a szomszédos iterációk mérete hányszor tér el. Ez a folyamat az esetre vonatkozik δ = ábrán látható a 2. ábra. 4.

Rizs. 4. Az antenna első, második és harmadik iterációja ( δ = 2)

Így az első iterációt úgy kaptuk meg, hogy kivontunk két sugarú körtr 1 az eredeti elemtől. A második iterációt úgy alakítjuk ki, hogy rádiuszban felezett fém köröket helyezünk elr 2 az első iteráció minden körében. A harmadik iteráció hasonló az elsőhöz, de a sugár igenr 3 . A munka a körök függőleges és vízszintes elrendezését vizsgálja.

3.1 Az elemek vízszintes elrendezése

A reflexiós együttható változásának dinamikáját az iterációs szinttől függően az ábra mutatja be. 5-ért δ = 2 és az ábrán. 6 for δ = 3. Minden új sorrend egy további rezonanciafrekvenciának felel meg. Így a nulla iteráció a vizsgált 0 ÷ 15 GHz-es tartományban 4 rezonanciának felel meg, az első iteráció 5 stb. Sőt, a második iterációtól kezdve a jellemzők viselkedésében bekövetkező változások kevésbé észrevehetők.

Rizs. 5. A tükrözési együttható függése az iterációs sorrendtől ( δ = 2)

A modellezés lényege, hogy minden szakaszban a vizsgált jellemzők közül kiválasztják azt, amelyik a legígéretesebb. Ezzel kapcsolatban a következő szabályt vezették be:

Ha kicsi a többlet (különbség) abban a tartományban, ahol a polc -10 dB felett van, akkor azt a karakterisztikát érdemes választani, amelyik alacsonyabb polccal rendelkezik a működési tartományban (-10 dB alatt), mivel az optimalizálás eredményeként az első kiesik, a második pedig még lejjebb esik.

Rizs. 6. A tükrözési együttható függése az iterációs sorrendtől ( δ = 3)

A beérkezett adatok alapján és e szabály szerint a δ = 2 az első iterációnak megfelelő görbe van kiválasztva δ = 3 – második iteráció.

Ezt követően azt javasoljuk, hogy tanulmányozzuk a reflexiós együttható függését a skálafaktor értékétől. Fontolja meg a változást δ a 2 ÷ 6 tartományban az 1. lépéssel az első és a második iteráción belül (7., 8. ábra).

A grafikonok érdekes viselkedése az, hogy a δ = 3, a karakterisztikák laposabbá és egyenletesebbé válnak, a rezonanciák száma állandó marad, és a növekedés δ szintemelkedése kíséri S 11 páros tartományokban és a páratlanok csökkenése.

Rizs. 7. A tükrözési együttható függése a léptéktényezőtől az első iterációnál ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

Ebben az esetben mindkét iterációhoz választott érték a következő δ = 6.

Rizs. 8. A reflexiós együttható függése a skálatényezőtől a második iterációnál ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

δ = 6, mivel a legalacsonyabb polcok és a legmélyebb rezonanciák jellemzik (9. ábra).

Rizs. 9. S 11 összehasonlítása

3.2 Az elemek függőleges elrendezése

A reflexiós együttható változásának dinamikáját az iterációs szinttől függően a körök függőleges elrendezése esetén az ábra mutatja be. 10 ért δ = 2 és az ábrán. 11-ért δ = 3.

Rizs. 10. A tükrözési együttható függése az iterációs sorrendtől ( δ = 2)

A beszerzett adatok alapján és a vonatkozó szabálynak megfelelően δ = 2 és δ = 3 a harmadik iterációnak megfelelő görbe kerül kiválasztásra.

Rizs. 11. A tükrözési együttható függése az iterációs sorrendtől ( δ = 3)

Ha figyelembe vesszük a reflexiós együttható függését a léptéktényező értékétől az első és a második iteráción belül (12., 13. ábra), akkor kiderül az optimális érték. δ = 6, mint a vízszintes elrendezésnél.

Rizs. 12. A tükrözési együttható függése a léptéktényezőtől az első iterációnál ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

Ebben az esetben mindkét iterációhoz választott érték a következő δ = 6, ami szintén azt jelentin-több fraktál, ami azt jelenti, hogy egyes funkciókat kell kombinálnia δ = 2 és δ = 3.

Rizs. 13. A reflexiós együttható függése a skálatényezőtől a második iterációhoz ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

Így a négy összehasonlított lehetőség közül a második iterációnak megfelelő görbét választottuk ki, δ = 6, mint az előző esetben (14. ábra).

Rizs. 14. Összehasonlítás S 11 a négy figyelembe vett antenna geometriához

3.3 Összehasonlítás

Figyelembe véve az előző két alfejezetben kapott függőleges és vízszintes geometriák legjobb lehetőségeit, a választás az elsőnél történik (15. ábra), bár ebben az esetben nem olyan nagy a különbség ezek között a lehetőségek között. Működési frekvencia tartományok: 3,825÷4,242 GHz és 6,969÷13,2 GHz. Ezt követően korszerűsítik a tervezést, hogy a teljes UWB tartományban működő antennát fejlesszenek ki.

Rizs. 15. Összehasonlítás S 11 a végső opció kiválasztásához

4 Optimalizálás

Ez a rész az antenna optimalizálását tárgyalja a fraktál második iterációja alapján az együttható értékkel δ = 6. A változó paramétereket a -ban mutatjuk be, változásuk tartományait pedig a 2. táblázat.

Rizs. 20. Az antenna megjelenése: a) elülső oldal; b) hátoldal

ábrán. A 20. ábra a változás dinamikáját tükröző jellemzőket mutatja be S 11 lépésről lépésre, és minden további lépés érvényességének bizonyítása. A 4. táblázat a felületi áramok és sugárzási minták kiszámításához használt rezonancia- és vágási frekvenciákat mutatja be.

asztal 3. Számított antenna paraméterek

Név	Kezdeti érték, mm	Végérték, mm
∆ Lf
Z h	asztal 13,133208
6,195	27,910472
8,85	21,613615
10,6	12,503542
12,87	47,745235

Az antenna felületi áramainak eloszlását az UWB tartomány rezonancia- és határfrekvenciáin az ábra mutatja. A sugárzási minták a 21. ábrán láthatók. 22.

a) 3,09 GHz b) 3,6 GHz

c) 6,195 GHz d) 8,85 GHz

e) 10,6 GHz f) 12,87 GHz

Rizs. 21. Felületi áramok eloszlása

A) F(φ ), θ = 0° b) F(φ ), θ = 90°

V) F(θ ), φ = 0° g) F(θ ), φ = 90°

Rizs. 22. Sugárzási minták a polárkoordináta-rendszerben

5 Következtetés

Ez a cikk egy új módszert mutat be az UWB antennák tervezésére a fraktál technológia felhasználásán. Ez a folyamat két szakaszból áll. Kezdetben az antenna geometriáját a megfelelő léptéktényező és a fraktál iterációs szint kiválasztásával határozzák meg. Ezt követően a kapott formára paraméteres optimalizálást alkalmazunk, amely az antenna kulcselemeinek méretének a sugárzási jellemzőkre gyakorolt ​​hatását vizsgálja.

Megállapítást nyert, hogy az iterációs sorrend növekedésével a rezonanciafrekvenciák száma nő, és a skálafaktor egy iteráción belüli növekedését laposabb viselkedés jellemzi. S 11 és a rezonanciák állandósága (kezdve δ = 3).

A kifejlesztett antenna a 3,09 ÷ 15 GHz-es frekvenciasáv jeleinek színvonalát tekintve kiváló minőségű vételt biztosít S 11 < -10 дБ. Помимо этого антенна характеризуется малыми размерами 34×28 мм 2 , а следовательно может быть успешно применена в СШП приложениях.

6 Köszönetnyilvánítás

A tanulmányt az Európai Unió támogatásával támogatták. Erasmus Mundus akció 2", szintén A.G.I. köszönöm professzor Paolo Rocca hasznos beszélgetéshez.

Irodalom

1. L . Lizzi, G. Oliveri, P. Rocca, A. Massa. Sík monopólusú UWB antenna UNII1/UNII2 WLAN-sáv rovátkolt karakterisztikával. Progress in Electromagnetics Research B, Vol. 25, 2010. – 277-292 pp.

2. H. Malekpoor, S. Jam. Ultraszéles sávú, rövidre zárt patch antennák, amelyeket hajtogatott patch táplál, több rezonanciával. Progress in Electromagnetics Research B, Vol. 44, 2012. – 309-326 pp.

3. R.A. Sadeghzaden-Sheikhan, M. Naser-Moghadasi, E. Ebadifallah, H. Rousta, M. Katouli, B.S. Virdee. Sík monopólus antenna hátsó sík létra alakú rezonancia szerkezettel az ultraszéles sávú teljesítmény érdekében. IET Microwaves, Antennas and Propagation, Vol. 4, Iss. 9, 2010. – 1327-1335 pp.

4. Az ultraszéles sávú átviteli rendszerekre vonatkozó bizottsági szabályok 15. részének felülvizsgálata, Szövetségi Kommunikációs Bizottság, FCC 02-48, 2002. – 118. o.

A dolgozatban vizsgált huzalfraktál antennák a huzal hajlításával készültek nyomtatott papírsablon szerint. Mivel a vezetéket kézzel, csipesszel hajlították meg, az antenna „hajlításának” pontossága körülbelül 0,5 mm volt. Ezért a legegyszerűbb geometriai fraktál formákat vettük a kutatáshoz: a Koch-görbét és a Minkowski „bipoláris ugrást”.

Ismeretes, hogy a fraktálok lehetővé teszik az antennák méretének csökkentését, míg a fraktálantenna méreteit egy szimmetrikus félhullámú lineáris dipólus méreteihez hasonlítják. A dolgozat további kutatása során a drótfraktál antennákat egy 78 mm-es /4 karú lineáris dipólussal hasonlítjuk össze, 900 MHz rezonanciafrekvenciával.

Drótfraktál antennák a Koch-görbe alapján

A munka képleteket ad a fraktálantennák Koch-görbe alapján történő kiszámításához (24. ábra).

A) n= 0 b) n= 1 c) n = 2

24. ábra - Különféle iterációk Koch-görbéje n

Dimenzió D az általánosított Koch-fraktál a következő képlettel számítható ki:

Ha a Koch-görbe = 60 standard hajlítási szögét behelyettesítjük a (35) képletbe, akkor azt kapjuk, D = 1,262.

A Koch-dipólus első rezonanciafrekvenciájának függősége f K a fraktáldimenzióból D, iterációs számok nés egy egyenes dipólus rezonanciafrekvenciája f A Koch szaggatott vonallal azonos magasságú D-t (a szélső pontokon) a következő képlet határozza meg:

A 24. ábrához b at n= 1 és D= 1,262 a (36) képletből kapjuk:

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

A 24. ábrán c, ahol n = 2 és D = 1,262, a (36) képletből kapjuk:

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

A (37) és (38) képlet lehetővé teszi az inverz probléma megoldását - ha azt akarjuk, hogy a fraktálantennák frekvencián működjenek f K = 900 MHz, akkor az egyenes dipólusoknak a következő frekvenciákon kell működniük:

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

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

A 22. ábra grafikonja segítségével meghatározzuk az egyenes dipólus /4 karjainak hosszát. Ezek 63,5 mm (1102 MHz esetén) és 55 mm (1293 MHz esetén) lesznek.

Így a Koch-görbe alapján 4 fraktálantenna készült: kettő 78 mm-es 4 karos, kettő pedig kisebb méretű. A 25-28. ábrákon az RK2-47 képernyő képei láthatók, amelyekből kísérletileg meghatározhatók a rezonanciafrekvenciák.

A 2. táblázat foglalja össze a számított és kísérleti adatokat, amelyekből jól látható, hogy az elméleti gyakoriságok f T különbözik a kísérletiektől f E nem több, mint 4-9%, és ez elég jó eredmény.

25. ábra – RK2-47 képernyő, amikor egy antennát mérünk Koch-görbével, az iteráció n = 1, a /4 karral egyenlő 78 mm. Rezonancia frekvencia 767 MHz

26. ábra – Az RK2-47 képernyő, amikor egy antennát mérünk Koch-görbével, az iteráció n = 1, a /4 karral egyenlő 63,5 mm. Rezonancia frekvencia 945 MHz

27. ábra – RK2-47 képernyő, amikor egy antennát mérünk n = 2 iterációs Koch-görbével, 78 mm /4 karral. Rezonancia frekvencia 658 MHz

28. ábra – RK2-47 képernyő, amikor egy antennát mérünk Koch-görbével, az iteráció n = 2, és a /4 kar 55 mm. Rezonancia frekvencia 980 MHz

2. táblázat - Fraktálantennák számított (elméleti fT) és kísérleti fE rezonanciafrekvenciáinak összehasonlítása a Koch-görbe alapján

Drótfraktál antennák „bipoláris ugráson” alapulnak. Irányított minta

A munka leírja a „bipoláris ugrás” típusú fraktálvonalakat, azonban az antenna méretétől függő rezonanciafrekvencia kiszámítására szolgáló képleteket a munka nem adja meg. Ezért úgy döntöttek, hogy kísérleti úton határozzák meg a rezonanciafrekvenciákat. Az 1. iteráció egyszerű fraktálvonalaihoz (29. ábra, b) 4 db antenna készült - 78 mm /4-karos hosszúsággal, felével és két közbenső hosszúsággal. A 2. iteráció nehezen gyártható fraktálvonalaihoz (29. ábra, c) 2 db 4 karos, 78 és 39 mm hosszúságú antennát gyártottak.

A 30. ábra az összes gyártott fraktálantennát mutatja. A 31. ábra a kísérleti elrendezés megjelenését mutatja a 2. iterációs „bipoláris ugrás” fraktálantennával. A 32-37. ábrák a rezonanciafrekvenciák kísérleti meghatározását mutatják be.

A) n= 0 b) n= 1 c) n = 2

29. ábra – Minkowski-görbe „bipoláris ugrása” különböző iterációkból n

30. ábra – Az összes gyártott huzalfraktál antenna megjelenése (1 és 0,7 mm-es huzalátmérő)

31. ábra - Kísérleti beállítás: panoráma VSWR és RK2-47 csillapításmérő „bipoláris ugrás” típusú fraktálantennával, 2. iteráció

32. ábra – RK2-47 képernyő, amikor n = 1 iterációs „bipoláris ugró” antennát mérünk 78 mm /4 karral.

Rezonancia frekvencia 553 MHz

33. ábra – RK2-47 képernyő, amikor n = 1 iterációs „bipoláris ugró” antennát mérünk 58,5 mm /4 karral.

Rezonancia frekvencia 722 MHz

34. ábra – RK2-47 képernyő, amikor n = 1 iterációs „bipoláris ugró” antennát mérünk 48 mm /4 karral. Rezonancia frekvencia 1012 MHz

35. ábra – RK2-47 képernyő, amikor n = 1 iterációs „bipoláris ugró” antennát mérünk 39 mm /4 karral. Rezonancia frekvencia 1200 MHz

36. ábra – RK2-47 képernyő, amikor n = 2 iterációs „bipoláris ugró” antennát mérünk 78 mm /4 karral.

Az első rezonanciafrekvencia 445 MHz, a második 1143 MHz

37. ábra – RK2-47 képernyő, amikor n = 2 iterációs „bipoláris ugró” antennát mérünk 39 mm /4 karral.

Rezonancia frekvencia 954 MHz

Mint a kísérleti vizsgálatok kimutatták, ha egy szimmetrikus félhullámú lineáris dipólust és egy azonos hosszúságú fraktálantennát veszünk (38. ábra), akkor a „bipoláris ugrás” típusú fraktálantennák alacsonyabb frekvencián (50 és 61 fokkal) fognak működni. %), és a Koch görbe formájú fraktálantennák 73 és 85%-kal alacsonyabb frekvenciákon működnek, mint a lineáris dipólusoké. Ezért valóban, a fraktálantennák kisebb méretben is készíthetők. A 39. ábra a fraktálantennák méreteit mutatja azonos rezonanciafrekvenciákhoz (900-1000 MHz), összehasonlítva a hagyományos félhullámú dipólus karjával.

38. ábra - Azonos hosszúságú „hagyományos” és fraktálantennák

39. ábra - Antennaméretek azonos rezonanciafrekvenciákhoz

5. Fraktálantennák sugárzási mintázatának mérése

Az antenna sugárzási mintázatát általában „visszhangmentes” kamrákban mérik, amelyek falai elnyelik a rájuk eső sugárzást. A dolgozatban a méréseket a Fizikai és Műszaki Kar egy rendes laboratóriumában végeztük, és a műszerek fémházairól, vasállványokról visszavert jel némi hibát vitt a mérésekbe.

A mikrohullámú jel forrásaként a panoráma VSWR saját generátorát és az RK2-47 csillapításmérőt használtuk. A fraktálantenna sugárzási vevőjeként ATT-2592 elektromágneses térszintmérőt használtak, amely lehetővé tette az 50 MHz-től 3,5 GHz-ig terjedő frekvenciatartományban történő méréseket.

Az előzetes mérések kimutatták, hogy a szimmetrikus félhullámú lineáris dipólus sugárzási mintája jelentősen torzítja a dipólushoz közvetlenül (illesztő eszközök nélkül) csatlakoztatott koaxiális kábel külső oldaláról érkező sugárzást. A távvezetéki sugárzás visszaszorításának egyik módja, ha dipólus helyett monopólust használunk négy egymásra merőleges /4 „ellensúllyal”, amelyek „föld” szerepét töltik be (40. ábra).

40. ábra - /4 monopólus és fraktál antenna „ellensúllyal”

A 41 - 45. ábrákon a vizsgált antennák kísérletileg mért sugárzási mintázata látható „ellensúllyal” (a sugárzás rezonanciafrekvenciája gyakorlatilag nem változik a dipólusról monopólusra való átálláskor). A mikrohullámú sugárzás teljesítményáram-sűrűségének mérése mikrowatt/négyzetméterben vízszintes és függőleges síkban 10-es időközönként történt. A méréseket az antenna „távoli” zónájában, 2-es távolságban végeztük.

Az első vizsgált antenna egy egyenes vonalú /4-es vibrátor volt. Ennek az antennának a sugárzási mintázatából jól látszik (41. ábra), hogy eltér az elméletitől. Ennek oka a mérési hibák.

Az összes vizsgált antenna mérési hibái a következők lehetnek:

A laboratóriumon belüli fémtárgyak sugárzásának visszaverődése;

Az antenna és az ellensúlyok közötti szigorú kölcsönös merőlegesség hiánya;

A koaxiális kábel külső burkolatának sugárzásának nem teljes elnyomása;

A szögértékek pontatlan leolvasása;

Az ATT-2592 mérő pontatlan „célzása” az antennánál;

A mobiltelefonok zavarása.

A matematikában a fraktálok olyan halmazok, amelyek a halmaz egészéhez hasonló elemekből állnak. A legjobb példa: ha alaposan megnézed az ellipszis vonalát, akkor egyenes lesz. Egy fraktál – bármilyen közelről is nagyít – a kép összetett és az általános nézethez hasonló marad. Az elemek bizarr módon vannak elrendezve. Ebből következően a koncentrikus köröket tekintjük a fraktál legegyszerűbb példájának. Nem számít, milyen közel kerülsz, új körök jelennek meg. Számos példa van a fraktálokra. Például a Wikipédia ad egy rajzot a romanesco káposztáról, ahol a káposztafej olyan tobozokból áll, amelyek pontosan hasonlítanak a rajzolt káposztafejre. Az olvasók most már megértik, hogy a fraktálantennák készítése nem egyszerű. De érdekes.

Miért van szükség fraktálantennákra?

A fraktálantenna célja, hogy kevesebbel többet fogjon. A nyugati videókban meg lehet találni egy paraboloidot, ahol az emitter egy fraktálszalag lesz. Már fóliából készítik a mikrohullámú készülékek olyan elemeit, amelyek hatékonyabbak a hagyományosnál. Megmutatjuk, hogyan készítsünk fraktálantennát, és az illesztést egyedül kezeljük az SWR-mérővel. Említsük meg, hogy van egy egész weboldal, természetesen külföldi, ahol a megfelelő terméket kereskedelmi céllal reklámozzák, rajzok nincsenek. Házi készítésű fraktálantennánk egyszerűbb, fő előnye, hogy saját kezűleg is elkészítheti a dizájnt.

Az első - bikónikus - fraktálantennák a fractenna.com webhelyről készült videó szerint 1897-ben jelentek meg Oliver Lodge által. Ne nézz a Wikipédián. A hagyományos dipólushoz képest a vibrátor helyett egy háromszögpár 20%-os sávtágulást ad. A periodikusan ismétlődő struktúrák létrehozásával lehetőség nyílt miniatűr antennák összeállítására, amelyek nem rosszabbak, mint nagyobb társaik. Gyakran talál bikónikus antennát két keret vagy furcsa alakú lemez formájában.

Ez végső soron több televíziós csatorna vételét teszi lehetővé.

Ha beír egy kérést a YouTube-on, megjelenik egy videó a fraktálantennák készítéséről. Jobban megérti, hogyan működik, ha elképzeli az izraeli zászló hatágú csillagát, amelynek sarkát a vállával együtt levágták. Kiderült, hogy három sarok maradt, kettőnek az egyik oldala a helyén volt, a másikon nem. A hatodik sarok teljesen hiányzik. Most két hasonló csillagot helyezünk el függőlegesen, egymáshoz képest középső szögekkel, balra és jobbra rések, felettük pedig egy hasonló pár. Az eredmény egy antennatömb lett – a legegyszerűbb fraktálantenna.

A csillagokat a sarkoknál egy adagoló köti össze. Párban oszloponként. A jelet a vonalról veszik, pontosan az egyes vezetékek közepén. A szerkezetet csavarokkal szereljük fel megfelelő méretű dielektromos (műanyag) hordozóra. A csillag oldala pontosan egy hüvelyk, a csillagok sarkai közötti távolság függőlegesen (az adagoló hossza) négy hüvelyk, a vízszintes távolság (az adagoló két vezetéke közötti távolság) pedig egy hüvelyk. A csillagok csúcsaiban 60 fokos szögek vannak, most az olvasó valami hasonlót rajzol sablon formájában, hogy később maga készíthessen fraktálantennát. Készítettünk egy működő vázlatot, de a méretarány nem teljesült. Nem tudjuk garantálni, hogy a csillagok pontosan jöttek ki, a Microsoft Paint nem rendelkezik nagy képességekkel a pontos rajzok készítésére. Csak nézze meg a képet, hogy nyilvánvalóvá váljon a fraktálantenna szerkezete:

1. A barna téglalap a dielektromos hordozót mutatja. Az ábrán látható fraktálantenna szimmetrikus sugárzási mintázatú. Ha az adó védve van az interferencia ellen, a képernyőt négy oszlopra helyezik a hordozó mögött, egy hüvelyk távolságra. A frekvenciákon nincs szükség tömör fémlemez elhelyezésére, elegendő egy negyed hüvelykes háló, ne felejtse el csatlakoztatni a képernyőt a kábelfonathoz.
2. A 75 ohmos karakterisztikus impedanciájú feeder koordinációt igényel. Keressen vagy készítsen olyan transzformátort, amely 300 ohmot 75 ohmra alakít át. Jobb, ha SWR mérőt raktároz fel, és nem érintéssel, hanem a készülék használatával válassza ki a szükséges paramétereket.
3. Négy csillag, hajlítsa meg a rézhuzalból. Megtisztítjuk a lakkszigetelést az adagolóval való találkozásnál (ha van). Az antenna belső betáplálása két párhuzamos vezetékdarabból áll. Célszerű az antennát egy dobozba helyezni, hogy megóvja a rossz időjárástól.

Fraktálantenna összeszerelése digitális televíziózáshoz

Miután elolvasta ezt az ismertetőt a végéig, bárki készíthet fraktálantennákat. Annyira belemerültünk a tervezésbe, hogy elfelejtettünk beszélni a polarizációról. Feltételezzük, hogy lineáris és vízszintes. Ez a következő megfontolásokból adódik:

• A videó nyilvánvalóan amerikai eredetű, a beszélgetés a HDTV-ről szól. Ezért átvehetjük a megadott ország divatját.
• Mint tudják, a bolygón néhány ország sugároz körkörös polarizációt alkalmazó műholdakat, köztük az Orosz Föderáció és az Egyesült Államok. Ezért úgy gondoljuk, hogy más információátviteli technológiák hasonlóak. Miért? Hidegháború volt, úgy gondoljuk, hogy mindkét ország stratégiailag választotta meg, hogy mit és hogyan ad át, a többi ország pusztán gyakorlati megfontolásokból indult ki. A körkörös polarizációt kifejezetten a kémműholdak számára vezették be (a megfigyelőhöz képest folyamatosan mozognak). Ezért van okunk azt hinni, hogy vannak hasonlóságok a televíziós és rádiós műsorszórásban.
• Az antenna szerkezete szerint lineáris. Egyszerűen sehol sem lehet körkörös vagy elliptikus polarizációt elérni. Ezért - hacsak olvasóink között nem akadnak MMAN-t birtokló szakemberek - ha az antenna nem fog az elfogadott helyzetben, forgassa el 90 fokkal az emitter síkjában. A polarizáció függőlegesre változik. Mellesleg, sokan tudják fogni az FM-et, ha a méretek 4-szer nagyobbra vannak állítva.Jobb vastagabb vezetéket venni (például 10 mm).

Reméljük, elmagyaráztuk az olvasóknak, hogyan kell használni a fraktálantennát. Néhány tipp a könnyű összeszereléshez. Tehát próbáljon lakkozott védelemmel ellátott vezetéket találni. Hajlítsa meg a formákat a képen látható módon. Ezután a tervezők eltérnek, ezt javasoljuk:

1. Csupaszítsa le a csillagokat és az adagolóhuzalokat a csomópontoknál. Rögzítse az adagolóhuzalokat a füleknél csavarokkal a középső részeken lévő hátlaphoz. A művelet helyes végrehajtásához mérjen előre egy hüvelyket, és rajzoljon két párhuzamos vonalat ceruzával. Vezetékeknek kell lenniük mellettük.
2. Egyetlen szerkezetet forraszt, gondosan ellenőrizze a távolságokat. A videó készítői azt javasolják, hogy az emittert úgy készítsék el, hogy a csillagok sarkaikkal laposan feküdjenek az adagolókon, ellentétes végükkel pedig az aljzat szélén feküdjenek (mindegyik két helyen). Hozzávetőleges csillag esetén a helyek kék színnel vannak jelölve.
3. A feltétel teljesítéséhez húzza meg az egyes csillagokat egy helyen egy dielektromos bilinccsel ellátott csavarral (például kambriumból készült PVA-huzalok és hasonlók). Az ábrán a rögzítési helyek egy csillagnál pirossal vannak feltüntetve. A csavar sematikusan körrel van megrajzolva.

A tápkábel (opcionálisan) a hátoldalról fut. Fúrjon lyukakat a helyére. Az SWR beállítása az adagolóhuzalok közötti távolság változtatásával történik, de ebben a kialakításban ez egy szadista módszer. Javasoljuk, hogy egyszerűen mérje meg az antenna impedanciáját. Hadd emlékeztessük, hogyan történik ez. Szüksége lesz egy generátorra a nézett program frekvenciáján, például 500 MHz-en, valamint egy nagyfrekvenciás voltmérőre, amely nem adja fel a jelet.

Ezután megmérik a generátor által termelt feszültséget, amihez egy voltmérőre kötik (párhuzamosan). Rendkívül alacsony öninduktivitású, változó ellenállású rezisztív osztót szerelünk össze antennával (a generátor után sorba kötjük, először az ellenállást, majd az antennát). A változtatható ellenállás feszültségét voltmérővel mérjük, miközben egyidejűleg addig állítjuk a névleges értéket, amíg a generátor terhelés nélküli leolvasása (lásd a fenti pontot) kétszerese lesz az áramerősségnek. Ez azt jelenti, hogy a változó ellenállás értéke egyenlővé vált az antenna hullámimpedanciájával 500 MHz frekvencián.

Most már lehetőség van a transzformátor igény szerinti legyártására. Nehéz megtalálni, amire szüksége van az interneten; azok számára, akik szeretnek rádióadásokat fogni, találtunk egy kész választ: http://www.cqham.ru/tr.htm. A honlapon le van írva és le van rajzolva, hogy 50 ohmos kábellel hogyan lehet a terhelést összeegyeztetni. Felhívjuk figyelmét, hogy a frekvenciák a HF tartománynak felelnek meg, az SW részben ide illik. Az antenna karakterisztikus impedanciája 50-200 Ohm tartományban marad. Nehéz megmondani, mennyit fog adni a sztár. Ha van a gazdaságában egy vonal hullámimpedanciájának mérésére szolgáló eszköz, emlékeztessük Önt: ha a feeder hossza a hullámhossz negyedének többszöröse, akkor az antenna impedanciája változtatás nélkül továbbítódik a kimenetre. Kis és nagy hatótávolságra nem lehet ilyen feltételeket biztosítani (ne feledjük, hogy különösen a fraktálantennáknak van kiterjesztett hatótávolsága is), de mérési célokra az említett tényt mindenhol alkalmazzák.

Az olvasók most mindent tudnak ezekről a csodálatos adó-vevő eszközökről. Egy ilyen szokatlan forma arra utal, hogy az Univerzum sokfélesége nem fér bele a tipikus határok közé.

Amint azt a korábbi cikkekben tárgyaltuk, azt találtuk, hogy a fraktálantennák hatékonysága körülbelül 20%-kal nagyobb, mint a hagyományos antennáké.Ennek alkalmazása nagyon hasznos lehet. Különösen akkor, ha azt szeretné, hogy saját TV-antennája digitális jelet vagy HD videót fogadjon, növelje a mobiltelefonok, a Wi-Fi hatótávolságátsáv, FM vagy AM rádió stb.

A legtöbb mobiltelefon már rendelkezik beépített fraktálantennával. Ha az elmúlt néhány évben észrevette, a mobiltelefonokon már nincs kívül antenna. Ennek az az oka, hogy az áramköri lapba belső fraktál antennákkal vannak bevésve, ami lehetővé teszi számukra, hogy jobb vételt érjenek el, és több frekvenciát vegyenek fel, mint például a Bluetooth, a mobil jel és a Wi-Fi, mindezt egy antennáról egyszerre!

Információ a Wikipédiából: "A fraktálantenna jelentősen eltér a hagyományosan tervezett antennáktól abban, hogy jó teljesítménnyel tud működni egyidejűleg sokféle frekvencián. A szabványos antennákat általában azon a frekvencián kell "vágni", amelyre használni kívánják őket. és így "Tehát egy szabványos antenna csak ezen a frekvencián működik jól. Ez teszi a fraktálantennákat kiváló megoldássá szélessávú és többsávos alkalmazásokhoz."

A trükk az, hogy hozzon létre saját fraktálantennát, amely a kívánt frekvencián fog rezonálni. Ez azt jelenti, hogy másképp fog kinézni, és eltérően számítható ki attól függően, hogy mit szeretne elérni. Egy kis matematika, és kiderül, hogyan kell ezt csinálni. (Egy online számológépre korlátozódhat)

Példánkban egy egyszerű antennát fogunk készíteni, de készíthet összetettebb antennákat is. Minél összetettebb, annál jobb. Példaként az antenna felépítéséhez szükséges 18-as tömör vezetékből álló tekercset használunk, de tovább is léphet saját maratási tábláival, hogy kisebb vagy összetettebb antennát készítsen nagyobb felbontással és rezonanciával.

(tab = TV antenna)

Ebben az oktatóanyagban megpróbálunk létrehozni egy televíziós antennát egy rádiócsatornán keresztül továbbított digitális vagy nagy felbontású jelhez. Ezekkel a frekvenciákkal könnyebb dolgozni, a hullámhossz ezeken a frekvenciákon fél lábtól több méterig terjed a jel hullámhosszának felénél. Az UHF (deciméteres hullám) áramkörökhöz hozzáadhat egy irányítót (irányítót) vagy reflektort (reflektort), amely jobban irányfüggővé teszi az antennát. A VHF (ultra rövidhullámú) antennák is irányítottak, de ahelyett, hogy közvetlenül a tévéállomásra mutatnának, a VHF dipólantennák "fülének" merőlegesnek kell lennie a jelet továbbító tévéállomás hullámhosszára.

Először keresse meg a fogni vagy sugározni kívánt frekvenciákat. A TV esetében itt található egy link a frekvenciatáblázathoz: http://www.csgnetwork.com/tvfreqtable.html

Az antenna méretének kiszámításához egy online számológépet fogunk használni: http://www.kwarc.org/ant-calc.html

Íme egy jó PDF a tervezésről és az elméletről:Letöltés

Hogyan találjuk meg a jel hullámhosszát: hullámhossz lábban = (a fénysebesség aránya lábban) / (frekvencia hertzben)

1) Fénysebesség együttható lábban = +983571056,43045

2) Fénysebesség együttható méterben = 299792458

3) Fénysebesség együttható hüvelykben = 11802852700

Hol kezdje: (VHF/UHF dipólustömb reflektorral, amely jól működik a DB2 széles frekvenciatartományában):

(350 MHz egy 8 hüvelykes hullám negyede - egy 16 hüvelykes félhullám, amely az ultramagas frekvencia tartományba esik - a 13 és 14 csatorna között, és amely a jobb teljesítmény érdekében a VHF-UHF tartomány közötti középfrekvencia rezonancia). Ezek a követelmények módosíthatók, hogy jobban működjenek az Ön területén, mivel az elosztási csatorna alacsonyabb vagy magasabb lehet a csoportban.

Az alábbi linkeken található anyagok alapján ( http://uhfhdtvantenna.blogspot.com/ http://budgetiq.wordpress.com/2008/07/29/diy-hd-antenna/ http://members.shaw.ca/hdtvantenna/ és http://current .org/ptv/ptv0821make.pdf) , csak a fraktál kialakítások teszik lehetővé, hogy kompaktabb és rugalmasabb legyen, és a DB2 modellt fogjuk használni, amely nagy nyereséggel rendelkezik, és már meglehetősen kompakt és népszerű bel- és kültéri telepítéshez.

Alap költségek (körülbelül 15 dollárba került):

1. Rögzítési felület, például műanyag ház (8"x6"x3"). http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062285
2. 6 csavar. Acélhoz és fémlemezhez önmetsző csavarokat használtam.
3. 300 ohm és 75 ohm közötti megfelelő transzformátor. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062049
4. Valami 18-as tömör vezeték. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2036274
5. Koaxiális RG-6 terminátorokkal - határolókkal (és gumiköpennyel, ha kívül van felszerelve).
6. Alumínium reflektor használatakor.
7. Éles vagy azzal egyenértékű, lehetőleg finom hegyű.
8. Két pár kis fogó - tű.
9. Az útmutató legalább 8 hüvelykes.
10. Szögmérő szögméréshez.
11. Egy fúró és egy fúró, amely kisebb átmérőjű, mint a csavarok.
12. Kis fogók.
13. Csavarhúzó vagy csavarhúzó.

MEGJEGYZÉS: HDTV/DTV szerkesztés PDF-ben http://www.ruckman.net/downloads-1#FRACTALTEMPLATE

Első lépés:

Szerelje össze a házat a reflektorral a műanyag burkolat alatt:

Második lépés:

Fúrjon kis menetes lyukakat a reflektor ellenkező oldalán a következő helyzetekben, és helyezzen be egy vezető csavart.

Harmadik lépés:

Vágjon négy darab 8"-es tömör maghuzalt, és tegye szabaddá.

Negyedik lépés:

Jelölő segítségével jelölje meg a vezeték minden centiméterét. (Ezek a helyek, ahol kanyarokat fogunk tenni)

Ötödik lépés:

Ezt a lépést minden vezetéknél meg kell ismételni. A huzal minden hajlítása 60 fokkal lesz egyenlő, így egy fraktál jön létre. Egyenlő oldalú háromszögre emlékeztet. Két fogót és egy szögmérőt használtam. Minden kanyar 1"-es lesz. Mielőtt ezt megtenné, minden kanyar irányát vizualizálja! Segítségként használja az alábbi diagramot.

Hatodik lépés:

Vágjon még 2 darab legalább 6 cm hosszú drótdarabot, és tegye őket szabaddá. Hajlítsa meg ezeket a vezetékeket a felső és alsó csavarok köré, és kösse őket a csavar közepéhez. Így mindhárom érintkezésbe kerül. Használjon huzalvágókat a vezeték nem kívánt részeinek levágásához.

Hetedik lépés:

Helyezze el és csavarja be az összes sarkú fraktálját

Nyolcadik lépés:

Rögzítse a megfelelő transzformátort a középen lévő két csavaron keresztül, és húzza meg őket.

Kész! Most tesztelheti a tervezést!

Amint az alábbi képen is látható, minden egyes szakasz felosztása és új háromszög létrehozása azonos hosszúságú vezetékkel kisebb helyen is elfér, és más irányban foglal helyet.

Fordítás: Dmitrij Shakhov

Az alábbiakban megtekinthet egy videót a fraktálantennák létrehozásáról:

(tab = Wi-Fi antenna)

Korábban hallottam a fraktálantennákról, és egy idő után meg akartam próbálni saját fraktálantenna készítését, hogy úgymond kipróbáljam ezt a koncepciót. A fraktálantennáknak a fraktálantennákkal kapcsolatos kutatási cikkekben leírt előnyei közé tartozik, hogy képesek hatékonyan fogadni a többsávos RF jeleket, miközben viszonylag kicsik. Elhatároztam, hogy a Sierpinski szőnyeg alapján létrehozok egy fraktálantenna prototípusát.

A fraktálantennámat úgy terveztem, hogy kompatibilis legyen az antennámmal router Linksys WRT54GS 802.11g. Az antenna alacsony profilú erősítéssel rendelkezik, és a WiFi Link törésponttól 1/2 km-re, több fával útban lévő előzetes tesztelés során meglehetősen jó eredményeket és jelstabilitást mutatott.

Letöltheti az általam használt Sierpinski szőnyegantennasablon PDF-változatát, valamint egyéb dokumentációt az alábbi linkekről:

Prototípus készítése

Ez egy fénykép egy fraktálantenna kész prototípusával:

A Linksys WRT54GS RP-TNC - csatlakozót a fraktál antennához csatoltam tesztelés céljából

Amikor az első fraktálantenna prototípusomat terveztem, attól tartottam, hogy a NYÁK-on végzett maratási folyamat esetleg elszigeteli egymástól a háromszögeket, ezért egy kicsit bővítettem a köztük lévő kapcsolatokat. Megjegyzés: Mivel a végső festékátmenet pontosabban fejeződött be, mint amire számítottam, a fraktálantenna prototípus következő verziója finom érintkezési pontokkal készül a Sierpinski-háromszög egyes fraktáliterációi között. Fontos, hogy a Sierpinski szőnyeg elemei (háromszögek) érintkezzenek egymással, és a csatlakozási pontok a lehető legvékonyabbak legyenek:

Az antennatervet Pulsar Pro FX lézernyomtatóra nyomtatták. Ez a folyamat lehetővé tette számomra, hogy az antenna kialakítását rézzel bevont PCB anyagra másoljam:

A lézernyomtatott antennaszerkezetet ezután termikus eljárással, módosított laminálógéppel visszük át a PCB rézlemezére:

Ez a réz PCB anyag a tonerátviteli folyamat első lépése után:

A következő szükséges lépés a Pulsar Pro FX "Green TRF Foil" laminátor használata volt a PCB-n. Zöld fóliát használnak az esetleges festékhézagok vagy egyenetlenül megvastagodott bevonatok kitöltésére a festékátvitel során:

Ez egy tisztított tábla antenna kialakítással. A tábla maratásra készen áll:

Itt maszkíroztam le a PCB hátoldalát elektromos szalaggal:

Direkt vas-kloridos maratási módszerrel 10 perc alatt marattam a táblát. A közvetlen maratási módszert szivaccsal hajtják végre: lassan le kell törölni az egész táblát vas-kloriddal. A vas-klorid használatának egészségügyi kockázatai miatt védőszemüveget és kesztyűt viseltem:

Ez a tábla a maratás után:

A NYÁK-ot acetonba mártott tamponnal letöröltem, hogy eltávolítsam a festékátadó bevonatokat. A tisztítás során kesztyűt használtam, mert az aceton a tipikus eldobható latex kesztyűn keresztül felszívódik:

Az antennacsatlakozó lyukat fúróval és fúróval fúrtam:

Első prototípusomhoz a szabványos Linksys router antennák RP-TNC csatlakozóját használtam:

Közeli kép a Linksys - RP-TNC kompatibilis antennacsatlakozóról:

A forrasztás előtt kevés vizet kentem a PCB-re a forrasztási területen:

A következő lépés az RP-TNC csatlakozó vezetékének forrasztása a nyomtatott áramköri lapon lévő Sierpinski antenna aljához:

Forrassza az antennacsatlakozó második vezetékét a PCB kártya síkjába:

Az antenna használatra kész!