Negli ultimi anni, mi sono trovato regolarmente di fronte al compito di sviluppare moduli e unità funzionali a microonde UWB (banda ultralarga). E non importa quanto sia triste per me parlarne, traggo quasi tutte le informazioni sull'argomento da fonti straniere. Tuttavia, qualche tempo fa, alla ricerca delle informazioni di cui avevo bisogno, mi sono imbattuto in una che prometteva una soluzione a tutti i miei problemi. Voglio parlare di come la soluzione dei problemi non ha funzionato.

Uno dei costanti "grattacapi" nello sviluppo di dispositivi a microonde UWB è lo sviluppo di antenne UWB, che devono avere una serie di proprietà specifiche. Tra queste proprietà ci sono le seguenti:

1. Coordinamento nella banda di frequenza operativa (ad esempio, da 1 a 4 GHz). Tuttavia, accade quando è necessario concordare l'intervallo di frequenza da 0,5 GHz a 5 GHz. E qui sorge il problema di scendere in frequenza sotto 1 GHz. In generale, ho avuto l'impressione che la frequenza di 1 GHz abbia una sorta di potere mistico: puoi avvicinarti ad essa, ma è molto difficile superarla, perché. in questo caso viene violato un altro requisito per l'antenna, vale a dire

2. Compattezza. Dopotutto, non è un segreto per nessuno che ormai poche persone abbiano bisogno di un'antenna a tromba a guida d'onda di enormi dimensioni. Tutti vogliono che l'antenna sia piccola, leggera e compatta in modo che possa essere riposta in una custodia. dispositivo portatile. Ma con la compattazione dell'antenna, diventa molto difficile rispettare il paragrafo 1 dei requisiti per l'antenna, poiché frequenza minima il raggio d'azione è strettamente correlato alla dimensione massima dell'antenna. Qualcuno dirà che puoi realizzare un'antenna su un dielettrico con un alto valore di permittività relativa ... E avrà ragione, ma questo contraddice l'elemento successivo della nostra lista, che dice che

3. L'antenna dovrebbe essere il più economica possibile e realizzata sulla base dei materiali più accessibili ed economici (ad esempio FR-4). Perché nessuno vuole pagare molto, molti soldi per un'antenna, anche se è tre volte brillante. Tutti vogliono il costo di un'antenna in fase di produzione scheda a circuito stampato gravitato verso lo zero. Perché questo è il nostro mondo...

4. C'è un altro requisito che sorge quando si risolvono vari problemi associati, ad esempio, alla posizione a corto raggio, nonché alla creazione vari sensori utilizzando la tecnologia UWB (qui va chiarito che noi stiamo parlando applicazioni a bassa potenza dove ogni dBm conta). E questo requisito stabilisce che il diagramma di radiazione (DN) dell'antenna progettata dovrebbe essere formato in un solo emisfero. Cosa serve? Affinché l'antenna "brilli" in una sola direzione, senza dissipare energia preziosa nel "ritorno". Migliora anche una serie di indicatori del sistema in cui viene utilizzata tale antenna.

Perché scrivo tutto questo..? Affinché il lettore curioso capisca che lo sviluppatore di un'antenna del genere deve affrontare molte restrizioni e divieti che deve superare eroicamente o argutamente.

E all'improvviso, come rivelazione, appare un articolo che promette una soluzione a tutti i problemi di cui sopra (oltre a quelli che non sono stati menzionati). La lettura di questo articolo provoca una leggera sensazione di euforia. Sebbene la prima volta non si verifichi una piena comprensione di ciò che è scritto, ma parola magica"frattale" suona molto promettente, perché La geometria euclidea ha già esaurito i suoi argomenti.

Affrontiamo la questione con coraggio e diamo in pasto al simulatore la struttura proposta dall'autore dell'articolo. Il simulatore geme come un dispositivo di raffreddamento del computer, masticando gigabyte di numeri e sputa il risultato digerito... Guardando i risultati della simulazione, ti senti un ragazzino ingannato. Le lacrime agli occhi, perché. ancora una volta i tuoi sogni aerei d'infanzia si sono imbattuti in una realtà ... di ghisa. Non c'è accordo nella gamma di frequenza 0,1 GHz - 24 GHz. Anche nell'intervallo 0,5 GHz - 5 GHz non c'è niente di simile.

C'è ancora una timida speranza che tu non abbia capito qualcosa, fatto qualcosa di sbagliato ... Inizia la ricerca del punto di inclusione, varie variazioni con la topologia, ma tutto invano: è morto!

La cosa più triste in questa situazione è che fino all'ultimo momento stai cercando la causa del fallimento in te stesso. Grazie ai compagni del negozio, che hanno spiegato che è tutto corretto, non dovrebbe funzionare.

P.S. Spero che il mio post del venerdì vi abbia fatto sorridere.
La morale della favola è questa: attenzione!
(E volevo anche davvero scrivere un ANTI-articolo su questo, perché mi hanno ingannato).

Filo di antenne frattali indagato in questo tesi, sono stati realizzati piegando un filo secondo un cartamodello stampato su una stampante. Poiché il filo è stato piegato manualmente utilizzando una pinzetta, la precisione nella realizzazione delle "curve" dell'antenna era di circa 0,5 mm. Pertanto, per la ricerca sono state prese le forme geometriche frattali più semplici: la curva di Koch e il "salto bipolare" di Minkowski.

È noto che i frattali consentono di ridurre le dimensioni delle antenne, mentre le dimensioni dell'antenna frattale vengono confrontate con le dimensioni di un dipolo lineare simmetrico a semionda. In ulteriori studi della tesi, le antenne frattali a filo saranno confrontate con un dipolo lineare con /4-arms pari a 78 mm con una frequenza di risonanza di 900 MHz.

Antenne frattali a filo basate sulla curva di Koch

Il documento fornisce formule per il calcolo delle antenne frattali basate sulla curva di Koch (Figura 24).

UN) N= 0 b) N= 1c) N = 2

Figura 24 - Curva di Koch di varie iterazioni n

Dimensione D il frattale di Koch generalizzato è calcolato dalla formula:

Se nella formula (35) sostituiamo l'angolo di flessione standard della curva di Koch = 60, allora otteniamo D = 1,262.

Dipendenza della prima frequenza di risonanza del dipolo di Koch F K sulla dimensione del frattale D, numeri di iterazione N e frequenza di risonanza di un dipolo rettilineo F D della stessa altezza della linea spezzata di Koch (nei punti estremi) è determinato dalla formula:

Per la Figura 24, b con N= 1 e D= 1.262 dalla formula (36) si ottiene:

F K= F Re 0,816, F K = 900 MHz 0,816 = 734 MHz. (37)

Per la Figura 24, c con n = 2 e D = 1.262, dalla formula (36) otteniamo:

F K= F Re 0,696, F K = 900 MHz 0,696 = 626 MHz. (38)

Le formule (37) e (38) ci permettono anche di risolvere il problema inverso - se vogliamo che le antenne frattali operino a una frequenza F K = 900 MHz, allora i dipoli rettilinei devono operare alle seguenti frequenze:

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

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

Secondo il grafico in Figura 22, determiniamo le lunghezze dei bracci /4 di un dipolo rettilineo. Saranno pari a 63,5 mm (per 1102 MHz) e 55 mm (per 1293 MHz).

Pertanto, sono state fabbricate 4 antenne frattali basate sulla curva di Koch: due con dimensioni /4 braccia di 78 mm e due con dimensioni inferiori. Le figure 25-28 mostrano le immagini dello schermo PK2-47, che possono essere utilizzate per determinare sperimentalmente le frequenze di risonanza.

La Tabella 2 riassume i dati calcolati e sperimentali, dai quali si evince che le frequenze teoriche F T differiscono dallo sperimentale F E non più del 4-9% e questo è un buon risultato.

Figura 25 - Schermata PK2-47 quando si misura l'antenna con la curva di Koch di iterazione n = 1 con /4-spalle pari a 78 mm. Frequenza di risonanza 767 MHz

Figura 26 - Schermata PK2-47 quando si misura l'antenna con la curva di Koch di iterazione n = 1 con /4-spalle pari a 63,5 mm. Frequenza di risonanza 945 MHz

Figura 27 - Schermata PK2-47 quando si misura l'antenna con la curva di Koch di iterazione n = 2 con /4-spalle pari a 78 mm. Frequenza di risonanza 658 MHz

Figura 28 - Schermata PK2-47 quando si misura l'antenna con la curva di Koch di iterazione n = 2 con /4-spalle pari a 55 mm. Frequenza di risonanza 980 MHz

Tabella 2 - Confronto delle frequenze di risonanza fE calcolate (teoriche) e sperimentali delle antenne frattali basate sulla curva di Koch

Antenne frattali a filo basate sul "salto bipolare". diagramma di radiazione

Le linee frattali del tipo "salto bipolare" sono descritte nell'opera, tuttavia, nell'opera non sono riportate le formule per il calcolo della frequenza di risonanza in base alle dimensioni dell'antenna. Pertanto, si è deciso di determinare sperimentalmente le frequenze di risonanza. Per semplici linee frattali della prima iterazione (Figura 29, b), sono state realizzate 4 antenne - con una lunghezza di /4-arm pari a 78 mm, con metà della lunghezza e due lunghezze intermedie. Per le linee frattali difficili da fabbricare della seconda iterazione (Figura 29, c), sono state realizzate 2 antenne con lunghezze /4 bracci di 78 e 39 mm.

La Figura 30 mostra tutte le antenne frattali fabbricate. La Figura 31 mostra l'aspetto della configurazione sperimentale con l'antenna frattale "salto bipolare" della seconda iterazione. Le figure 32-37 mostrano la determinazione sperimentale delle frequenze di risonanza.

UN) N= 0 b) N= 1c) N = 2

Figura 29 - Curva di Minkowski "salto bipolare" di varie iterazioni n

Figura 30 - Aspetto tutte le antenne frattali a filo prodotte (diametri del filo 1 e 0,7 mm)

Figura 31 - Setup sperimentale: VSWR panoramico e misuratore di attenuazione RK2-47 con antenna frattale del tipo "bipolar jump" della 2a iterazione

Figura 32 - Schermata PK2-47 durante la misurazione dell'iterazione "salto bipolare" dell'antenna n = 1 con /4-arms pari a 78 mm.

Frequenza di risonanza 553 MHz

Figura 33 - Schermata PK2-47 durante la misurazione dell'iterazione "salto bipolare" dell'antenna n = 1 con /4-arms pari a 58,5 mm.

Frequenza di risonanza 722 MHz

Figura 34 - Schermata PK2-47 durante la misurazione dell'iterazione "salto bipolare" dell'antenna n = 1 con /4-arms pari a 48 mm. Frequenza di risonanza 1012 MHz

Figura 35 - Schermata PK2-47 durante la misurazione dell'iterazione "salto bipolare" dell'antenna n = 1 con /4-arms pari a 39 mm. Frequenza di risonanza 1200 MHz

Figura 36 - Schermata PK2-47 durante la misurazione dell'iterazione "salto bipolare" dell'antenna n = 2 con /4-arms pari a 78 mm.

Primo frequenza di risonanza 445 MHz, il secondo - 1143 MHz

Figura 37 - Schermata PK2-47 durante la misurazione dell'antenna "salto bipolare" dell'iterazione n = 2 con /4-arms pari a 39 mm.

Frequenza di risonanza 954 MHz

Come hanno dimostrato gli studi sperimentali, se prendiamo un dipolo lineare a semionda simmetrico e un'antenna frattale della stessa lunghezza (Figura 38), allora le antenne frattali del tipo "salto bipolare" opereranno a una frequenza inferiore (di 50 e 61%), e le antenne frattali a forma di curva Koch lavorano a frequenze inferiori del 73 e 85% rispetto a quelle di un dipolo lineare. Pertanto, in effetti, è possibile creare antenne frattali taglie più piccole. La Figura 39 mostra le dimensioni delle antenne frattali per le stesse frequenze di risonanza (900-1000 MHz) rispetto al braccio di un dipolo a semionda convenzionale.

Figura 38 - Antenne "regolari" e frattali della stessa lunghezza

Figura 39 - Dimensioni dell'antenna per le stesse frequenze di risonanza

5. Misurazione dei diagrammi di radiazione delle antenne frattali

Gli schemi delle antenne vengono solitamente misurati in camere "anecoiche", le cui pareti assorbono la radiazione incidente su di esse. In questa tesi, le misure sono state effettuate in un laboratorio ordinario della Facoltà di Fisica e Tecnologia, e il segnale riflesso dalle custodie metalliche degli strumenti e dei supporti in ferro ha introdotto qualche errore nelle misure.

Come sorgente di segnale a microonde, abbiamo utilizzato il nostro generatore di un VSWR panoramico e un misuratore di attenuazione RK2-47. Un misuratore di livello di campo elettromagnetico ATT-2592 è stato utilizzato come ricevitore di radiazioni dell'antenna frattale, che consente misurazioni nell'intervallo di frequenza da 50 MHz a 3,5 GHz.

Le misurazioni preliminari hanno mostrato che il diagramma di radiazione di un dipolo lineare a semionda simmetrico distorce in modo significativo la radiazione dall'esterno del cavo coassiale, che era direttamente (senza dispositivi di adattamento) collegato al dipolo. Un modo per sopprimere la radiazione della linea di trasmissione è usare un monopolo invece di un dipolo insieme a quattro "contrappesi" /4 reciprocamente perpendicolari che svolgono il ruolo di "terra" (Figura 40).

Figura 40 - /4 antenna monopolare e frattale con "contrappesi"

Le figure 41 - 45 mostrano i diagrammi di radiazione misurati sperimentalmente delle antenne studiate con "contrappesi" (la frequenza di risonanza della radiazione praticamente non cambia quando si passa da un dipolo a un monopolo). Le misurazioni della densità del flusso di potenza della radiazione a microonde in microwatt per metro quadrato sono state effettuate nei piani orizzontale e verticale attraverso 10. Le misurazioni sono state effettuate nella zona "lontana" dell'antenna a una distanza di 2.

Per prima cosa è stata studiata un'antenna a forma di vibratore rettilineo /4. Si può vedere dal diagramma di radiazione di questa antenna (Figura 41) che differisce da quello teorico. Ciò è dovuto a errori di misurazione.

Gli errori di misura per tutte le antenne studiate possono essere i seguenti:

Riflessione di radiazioni da oggetti metallici all'interno del laboratorio;

L'assenza di una stretta perpendicolarità reciproca tra antenna e contrappesi;

Non sopprimere completamente la radiazione della guaina esterna del cavo coassiale;

Lettura imprecisa dei valori angolari;

"Targeting" impreciso del misuratore ATT-2592 sull'antenna;

Interferenza da telefono cellulare.

Risposte alle domande dal forum, dal libro degli ospiti e dalla posta.

Il mondo non è privo di brave persone :-)
Valery UR3CAH: "Buon pomeriggio, Egor. Penso che questo articolo (vale a dire la sezione "Antenne frattali: meno è meglio") corrisponda al tema del tuo sito e ti interesserà:) È vero? 73!"
Sì, certo che è interessante. In una certa misura, abbiamo già toccato questo argomento quando abbiamo discusso della geometria degli esabimi. Anche lì c'era un dilemma con l'"impacchettamento" della lunghezza elettrica in dimensioni geometriche :-). Quindi grazie, Valery, molto per il materiale inviato.
"Antenne frattali: meno è meglio, ma meglio
Nell'ultimo mezzo secolo, la vita è cambiata rapidamente. La maggior parte di noi accetta il successo tecnologie moderne per scontato. Tutto ciò che rende la vita più comoda, ci si abitua molto velocemente. Raramente qualcuno fa le domande "Da dove viene?" E come funziona?". Il forno a microonde riscalda la colazione - beh, fantastico, lo smartphone ti permette di parlare con un'altra persona - fantastico. Questa ci sembra una possibilità ovvia.
Ma la vita potrebbe essere completamente diversa se una persona non cercasse una spiegazione per gli eventi in corso. Prendi, ad esempio, i telefoni cellulari. Ricordi le antenne retrattili sui primi modelli? Hanno interferito, aumentato le dimensioni del dispositivo, alla fine, spesso si sono rotti. Crediamo che siano caduti nell'oblio per sempre, e in parte a causa di questo ... frattali.

I disegni frattali affascinano con i loro motivi. Assomigliano decisamente a immagini di oggetti spaziali: nebulose, ammassi di galassie e così via. Pertanto, è del tutto naturale che quando Mandelbrot ha espresso la sua teoria dei frattali, la sua ricerca ha suscitato un crescente interesse tra coloro che studiavano l'astronomia. Uno di questi dilettanti di nome Nathan Cohen, dopo aver assistito a una conferenza di Benoit Mandelbrot a Budapest, è stato ispirato dall'idea di un'applicazione pratica delle conoscenze acquisite. È vero, lo ha fatto in modo intuitivo e il caso ha giocato un ruolo importante nella sua scoperta. Come radioamatore, Nathan ha cercato di creare un'antenna con la massima sensibilità possibile.
L'unico modo per migliorare i parametri dell'antenna, allora nota, era aumentarne le dimensioni geometriche. Tuttavia, il proprietario dell'appartamento di Nathan nel centro di Boston era fermamente contrario all'installazione di grandi dispositivi sul tetto. Quindi Nathan ha iniziato a sperimentare varie forme di antenne, cercando di ottenere il massimo risultato con la dimensione minima. Acceso dall'idea delle forme frattali, Cohen, come si suol dire, ha creato casualmente uno dei frattali più famosi con il filo: il "fiocco di neve di Koch". Il matematico svedese Helge von Koch inventò questa curva nel 1904. Si ottiene dividendo il segmento in tre parti e sostituendo il segmento medio con un triangolo equilatero senza lato coincidente con questo segmento. La definizione è un po' difficile da capire, ma la figura è chiara e semplice.
Esistono anche altre varietà della "curva di Koch", ma la forma approssimativa della curva rimane simile.
Quando Nathan ha collegato l'antenna al ricevitore radio, è rimasto molto sorpreso: la sensibilità è aumentata notevolmente. Dopo una serie di esperimenti, il futuro professore alla Boston University si rese conto che un'antenna realizzata secondo uno schema frattale ha un'elevata efficienza e copre una gamma di frequenze molto più ampia rispetto alle soluzioni classiche. Inoltre, la forma dell'antenna sotto forma di una curva frattale può ridurre notevolmente le dimensioni geometriche. Nathan Cohen ha persino escogitato un teorema che lo dimostra per creare antenna a banda larga basta dargli la forma di una curva frattale autosimilare.
L'autore ha brevettato la sua scoperta e ha fondato l'azienda per lo sviluppo e la progettazione di antenne frattali Fractal Antenna Systems, credendo giustamente che in futuro, grazie alla sua scoperta, i telefoni cellulari potranno sbarazzarsi di antenne ingombranti e diventare più compatti. Fondamentalmente, è quello che è successo. È vero, fino ad oggi Nathan è in causa con grandi aziende che usano illegalmente la sua scoperta per produrre dispositivi di comunicazione compatti. Alcuni noti produttori dispositivi mobili come Motorola hanno già raggiunto un accordo con l'inventore dell'antenna frattale."

Nonostante l'apparente "irreale e fantastico", la situazione con l'aumento del segnale utile è assolutamente reale e pragmatica. Non devi avere sette spanne sulla fronte per indovinare da dove provengono i microvolt in più. Con un aumento molto elevato della lunghezza elettrica dell'antenna, tutte le sue sezioni rotte si trovano nello spazio in fase con le precedenti. E sappiamo già da dove viene il guadagno nelle antenne multielemento: dovuto all'aggiunta di energia in un elemento ri-irradiato da altri elementi. È chiaro che non possono essere utilizzate come direzionali per lo stesso motivo :-) è impossibile, ma resta il fatto: un'antenna frattale è davvero più efficiente di un filo dritto.

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  "UT3RZ Vadim. Priluki. http://cqpriluki.at.uaA causa dell'aggiornamento Jawa del 14 gennaio 2014 alla versione 7 Update 51 (build 1.7.0_51-b13), si sono verificati problemi con l'ascolto dei ricevitori WEB SDR. I creatori di Jawa, perseguendo obiettivi la sicurezza degli utenti di computer, nuova versione 7 L'aggiornamento 51 ha introdotto la necessità di una conferma manuale della sicurezza da parte dell'utente.

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  A causa della noia, ho ascoltato (punzecchiato ;-) il canale digipeater della ISS. Fruscio abbastanza regolarmente e abbastanza attivamente. Il controllo audio, ovviamente, ha registrato tutto. Il rospo ha battuto il record. Qui lo metto, controlla le impostazioni dei tuoi modem o TNC. È bellissimo là fuori nello spazio. La verità è davvero noiosa: le stesse facce tutto l'anno :-(

  

• Telegramma UR8RF

  Radio Promin
  

  bevo tutto. Oggi, 17 foglie cadute, su Radio Promin per 40 hvilin Volodymyr UY2UQ ha parlato di radioamatori. Potete ascoltarlo sul sito di Radio Promin nell'archivio audio di 17 leaf fall.
  Ora 15:14:14 - 15:54:38 http://promin.fm/page/9.html?name=Audioarhiv1http://promin.fm/page/9.html?name=Audioarhiv1
  73! Con rispetto Oleksandr UR8RF

• Internet va a Morse

  Nel dicembre 2011 Google annunciato il rilascio App Gmail per iOS, che ti consente di prendere velocemente appunti. In un comunicato stampa dell'azienda, è stato notato che anche gli uomini delle caverne usavano tali registrazioni, facendo disegni sulle rocce. E ora il software per le note rapide ha ricevuto la sua logica continuazione: Google ha annunciato un modo fondamentalmente nuovo di digitare sulla tastiera dei dispositivi mobili.
  Gmail Tap è il nome dell'applicazione con cui il passaggio dalla solita tastiera per smartphone a 26 tasti a quella a due tasti diventerà realtà. Hai sentito bene. D'ora in poi, sia gli utenti di dispositivi iOS che Android potranno utilizzare Gmail Tocca per chiamare messaggi di testo utilizzando solo due pulsanti: un punto e un trattino. Gli specialisti di Google, guidati da Reed Morse (pronipote del famoso inventore del codice Morse), offrono agli utenti una versione semplificata del codice Morse, con la quale i messaggi SMS possono essere digitati non più lentamente che con una tastiera standard. La capacità di digitare due messaggi contemporaneamente è ammirevole. La modalità per utenti esperti "modalità multi email" prevede l'uso di due tastiere: una standard nella parte inferiore e una aggiuntiva nella parte superiore dello schermo. E anche un utente inesperto di Gmail Tap può imparare rapidamente a digitare senza guardare la tastiera. Guarda com'è facile:

Chi non sa cos'è e dove viene utilizzato, posso dire che guarda i video sui frattali. E tali antenne sono utilizzate ovunque nel nostro tempo, ad esempio in ogni telefono cellulare.

Così, alla fine del 2013, sono venuti a trovarci mio suocero e mia suocera, questo e quello, e qui la suocera, alla vigilia delle vacanze di Capodanno, ci ha chiesto un'antenna per il suo piccolo televisore. Il suocero guarda la TV attraverso un'antenna parabolica e di solito qualcosa di suo, ma la suocera voleva guardare con calma i programmi di Capodanno senza trascinare il suocero.

Ok, le abbiamo dato la nostra antenna a telaio (quadrata 330x330 mm), attraverso la quale mia moglie a volte guardava la TV.

E poi l'orario di apertura delle Olimpiadi invernali di Sochi si stava avvicinando e la moglie ha detto: crea un'antenna.

Non è un problema per me realizzare un'altra antenna, solo che ci sarebbe uno scopo e un significato. Ha promesso di farlo. E ora è giunto il momento ... ma ho pensato che scolpire un'altra antenna ad anello fosse in qualche modo noioso, eppure il 21° secolo è alle porte e poi mi sono ricordato che le più avanzate nella costruzione di antenne sono le antenne EH, le antenne HZ e le antenne frattali . Dopo aver stimato ciò che è più adatto al mio caso, ho optato per un'antenna frattale. Fortunatamente, ho visto abbastanza di tutti i tipi di film sui frattali e molto tempo fa ho estratto tutti i tipi di immagini da Internet. Quindi ho voluto tradurre l'idea in una realtà materiale.

Le immagini sono una cosa, l'implementazione specifica di un dispositivo è un'altra. Non mi sono preoccupato per molto tempo e ho deciso di costruire un'antenna lungo un frattale rettangolare.

Ho tirato fuori un filo di rame del diametro di circa 1 mm, ho preso delle pinze e ho iniziato ad armeggiare... il primo progetto era in scala reale utilizzando molti frattali. L'ho fatto, per abitudine, per molto tempo, nelle fredde serate invernali, di conseguenza l'ho fatto, ho incollato l'intera superficie frattale al pannello di fibra usando polietilene liquido, ho saldato direttamente il cavo, lungo circa 1 m, ho iniziato a provare ... Ops! E questa antenna riceveva i canali TV molto più chiaramente di quella del frame ... Mi ha fatto piacere un tale risultato, il che significa che non è stato vano che mi sono dimenato e strofinato i calli mentre piegavo il filo in una forma frattale.

È passata circa una settimana e ho avuto l'idea che le dimensioni della nuova antenna siano quasi le stesse dell'antenna a telaio, non ci sono particolari benefici, se non si tiene conto di un leggero miglioramento della ricezione. E così ho deciso di montare una nuova antenna frattale, usando rispettivamente meno frattali e dimensioni più piccole.

antenna frattale. Prima opzione

Sabato, 02/08/2014, ho tirato fuori un pezzetto di filo di rame rimasto dalla prima antenna frattale e piuttosto velocemente, circa mezz'ora, ho montato una nuova antenna...

antenna frattale. Seconda opzione

Quindi ho saldato il cavo dal primo e si è rivelato essere un dispositivo finito. antenna frattale. Seconda versione con cavo

Ho iniziato a controllare le prestazioni ... Wow! Sì, questo funziona ancora meglio e riceve fino a 10 canali a colori, cosa che prima non si poteva ottenere utilizzando un'antenna a telaio. La vittoria è significativa! Se presti anche attenzione al fatto che le mie condizioni di accoglienza sono del tutto irrilevanti: il secondo piano, la nostra casa è completamente bloccata dal centro televisivo da grattacieli, non c'è visibilità diretta, quindi il guadagno è impressionante sia in termini di accoglienza e dimensioni.

Su Internet ci sono antenne frattali realizzate mediante incisione su fibra di vetro rivestita di lamina ... Penso che non importi cosa fare, e le dimensioni non dovrebbero essere rigorosamente osservate per un'antenna televisiva, nei limiti del lavoro sul ginocchio .

La prima cosa di cui vorrei scrivere è una piccola introduzione alla storia, alla teoria e all'uso delle antenne frattali. Le antenne frattali sono state recentemente scoperte. Sono stati inventati per la prima volta da Nathan Cohen nel 1988, poi ha pubblicato la sua ricerca su come realizzare un'antenna TV senza fili e l'ha brevettata nel 1995.

L'antenna frattale ha diverse caratteristiche uniche, come scritto su Wikipedia:

"Un'antenna frattale è un'antenna che utilizza un design frattale che si ripete automaticamente per massimizzare la lunghezza o aumentare il perimetro (nei siti interni o nella struttura esterna) di un materiale che può ricevere o trasmettere segnali elettromagnetici all'interno di una data superficie totale o volume ."

Cosa significa esattamente? Beh, devi sapere cos'è un frattale. Sempre da Wikipedia:

"Un frattale è in genere una forma geometrica grezza o frammentata che può essere divisa in pezzi, ciascuno dei pezzi è una copia di dimensioni ridotte dell'intero, una proprietà chiamata auto-somiglianza".

Pertanto, un frattale è una forma geometrica che si ripete più e più volte, indipendentemente dalla dimensione delle singole parti.

Si è scoperto che le antenne frattali sono circa il 20% più efficienti delle antenne convenzionali. Questo può essere utile, specialmente se vuoi che la tua antenna TV riceva video digitali o HD, aumenta gamma cellulare, banda Wi-Fi, ricezione radio FM o AM, ecc.

La maggior parte dei telefoni cellulari ha già antenne frattali. Potresti averlo notato perché Telefono cellulare non hanno più antenne all'esterno. Questo perché hanno antenne frattali incise nel circuito al loro interno, che consente loro di ricevere un segnale migliore e captare più frequenze, come Bluetooth, cellulare e Wi-Fi da un'antenna.

Wikipedia:

“La risposta di un'antenna frattale è nettamente diversa dai progetti di antenne tradizionali in quanto è in grado di funzionare con buone prestazioni a frequenze diverse contemporaneamente. La frequenza delle antenne standard deve essere tagliata per poter ricevere solo quella frequenza. Pertanto, un'antenna frattale, a differenza di un'antenna convenzionale, è un progetto eccellente per applicazioni a banda larga e multibanda".

Il trucco è progettare la tua antenna frattale in modo che risuoni alla frequenza centrale specifica che desideri. Ciò significa che l'antenna avrà un aspetto diverso a seconda di ciò che si desidera ricevere. Per fare ciò, è necessario applicare la matematica (o un calcolatore online).

Nel mio esempio ho intenzione di fare una semplice antenna, ma puoi renderlo più complesso. Più è difficile, meglio è. Userò una bobina di filo solido a 18 fili per realizzare l'antenna, ma puoi personalizzare i tuoi circuiti stampati per adattarli alla tua estetica, renderli più piccoli o più complessi con più risoluzione e risonanza.

Farò un'antenna TV per ricevere la TV digitale o la TV ad alta definizione. Queste frequenze sono più facili da lavorare e variano in lunghezza da circa 15 cm a 150 cm per mezza lunghezza d'onda. Per semplicità ed economicità delle parti, lo collocherò su un comune antenna a dipolo, catturerà le onde nella gamma 136-174 MHz (VHF).

Per ricevere le onde UHF (400-512 MHz), è possibile aggiungere un direttore o un riflettore, ma in questo modo la ricezione dipenderà maggiormente dalla direzione dell'antenna. Il VHF dipende anche dalla direzione, ma invece di puntare direttamente alla stazione TV nel caso di un'installazione UHF, sarà necessario impostare le orecchie VHF perpendicolarmente alla stazione TV. Qui è dove devi fare un piccolo sforzo in più. Voglio ottenere il massimo disegno semplice, perché è già una cosa abbastanza complicata.

Componenti principali:

• Superficie di montaggio, ad esempio custodia in plastica (20 cm x 15 cm x 8 cm)
• 6 viti. Ho usato viti per lamiera d'acciaio
• Trasformatore con resistenza da 300 ohm a 75 ohm.
• Cavo di montaggio 18 AWG (0,8 mm)
• Cavo coassiale RG-6 con terminatori (e con guaina in gomma se l'installazione è all'aperto)
• Alluminio quando si utilizza un riflettore. Ce n'era uno nell'allegato qui sopra.
• Fine pennarello
• Due paia di piccole pinze
• Il righello non è più corto di 20 cm.
• Nastro trasportatore per la misurazione dell'angolo
• Due trapani, uno leggermente più piccolo delle tue viti
• Piccolo tagliafili
• Cacciavite o cacciavite

Nota: la parte inferiore dell'antenna a filo di alluminio si trova sul lato destro dell'immagine, dove sporge il trasformatore.

Passaggio 1: aggiunta di un riflettore

Assemblare l'alloggiamento con il riflettore sotto il coperchio di plastica

Passaggio 2: praticare i fori e installare i punti di fissaggio

Praticare piccoli fori filettati sul lato opposto del riflettore in queste posizioni e posizionare una vite conduttiva.

Passaggio 3: misurare, tagliare e spellare i fili

Tagliare quattro pezzi di filo da 20 cm e posizionarli sulla custodia.

Passaggio 4: misurazione e marcatura dei fili

Usando un pennarello, segna ogni 2,5 cm sul filo (ci saranno pieghe in questi punti)

Passaggio 5: crea frattali

Questo passaggio deve essere ripetuto per ogni pezzo di filo. Ogni curva deve essere esattamente di 60 gradi, poiché creeremo triangoli equilateri per il frattale. Ho usato due paia di pinze e un goniometro. Ogni piega è fatta su un'etichetta. Prima di fare le pieghe, visualizza la direzione di ciascuna di esse. Utilizzare il diagramma allegato per questo.

Passaggio 6: creazione di dipoli

Taglia altri due pezzi di filo lunghi almeno 15 cm, avvolgi questi fili attorno alle viti superiore e inferiore che corrono lungo il lato lungo, quindi avvolgili al centro. Quindi tagliare la lunghezza in eccesso.

Passaggio 7: montaggio dei dipoli e montaggio del trasformatore

Fissa ciascuno dei frattali alle viti angolari.

Collegare un trasformatore dell'impedenza corretta alle due viti centrali e serrarle.

Assemblaggio completato! Dai un'occhiata e divertiti!

Passaggio 8: più iterazioni/esperimenti

Ho creato alcuni nuovi elementi utilizzando il modello di carta di GIMP. Ho usato un piccolo cavo telefonico solido. Era abbastanza piccolo, forte e abbastanza malleabile da piegarsi nelle forme complesse richieste per la frequenza centrale (554 MHz). Questa è la media segnale digitale UHF per i canali TV terrestri nella mia zona.

Foto allegata. Potrebbe essere difficile vedere i fili di rame in condizioni di scarsa illuminazione contro il cartone e il nastro sopra di esso, ma ti viene l'idea.

A queste dimensioni, gli elementi sono piuttosto fragili, quindi devono essere maneggiati con cura.

Ho anche aggiunto un modello a formato png. Per stampare la dimensione desiderata, devi aprirlo in un editor di foto come GIMP. Il modello non è perfetto perché l'ho fatto a mano con un mouse, ma è abbastanza comodo per le mani umane.