როგორც წინა სტატიებში განვიხილეთ, აღმოჩნდა, რომ ფრაქტალური ანტენები 20%-ით უფრო ეფექტურია, ვიდრე ჩვეულებრივი ანტენები.ეს შეიძლება იყოს ძალიან სასარგებლო გამოსაყენებლად. განსაკუთრებით თუ გსურთ, რომ საკუთარ ტელევიზორს ანტენამ მიიღოს ციფრული სიგნალი ან მაღალი გარჩევადობის ვიდეო, გაზარდოს მობილური ტელეფონების დიაპაზონი, Wi-Fiბენდი, FM ან AM რადიო და ა.შ.

მობილური ტელეფონების უმეტესობას უკვე აქვს ჩაშენებული ფრაქტალური ანტენები. თუ ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში შენიშნეთ, მობილურ ტელეფონებს გარედან ანტენები აღარ აქვთ. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათ აქვთ შიდა ფრაქტალური ანტენები ჩასმული PCB-ში, რაც მათ საშუალებას აძლევს მიიღონ უკეთესი მიღება და აირჩიონ მეტი სიხშირე, როგორიცაა Bluetooth, ფიჭური სიგნალი და Wi-Fi ერთდროულად ერთი ანტენიდან!

ინფორმაცია ვიკიპედიიდან: "ფრაქტალური ანტენა მკვეთრად განსხვავდება ანტენის ტრადიციული დიზაინისგან იმით, რომ მას შეუძლია ერთდროულად იმუშაოს კარგი წარმადობით მრავალ სიხშირეზე. როგორც წესი, სტანდარტული ანტენები უნდა "მოიჭრას" იმ სიხშირეზე, რისთვისაც ისინი გამოიყენება. და ამრიგად, სტანდარტული ანტენა კარგად მუშაობს მხოლოდ ამ სიხშირეზე, რაც ფრაქტალ ანტენებს შესანიშნავ გადაწყვეტად აქცევს ფართოზოლოვანი და მრავალზოლიანი აპლიკაციებისთვის.

ხრიკი არის შექმნათ თქვენი საკუთარი ფრაქტალური ანტენა, რომელიც რეზონირებს იმ სიხშირეზე, რომლის მიღებაც გსურთ. ეს ნიშნავს, რომ ის განსხვავებულად გამოიყურება და შეიძლება განსხვავებულად გამოითვალოს იმის მიხედვით, თუ რისი მიღება გსურთ. ცოტა მათემატიკა და გაირკვევა როგორ გავაკეთოთ ეს. (ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ონლაინ კალკულატორი)

ჩვენს მაგალითში ჩვენ გავაკეთებთ მარტივ ანტენას, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ უფრო რთული ანტენები. რაც უფრო რთულია მით უკეთესი. ჩვენ გამოვიყენებთ 18 ლიანდაგიანი მყარი მავთულის კოჭას, რომელიც საჭიროა ანტენის ასაშენებლად, როგორც მაგალითი, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ უფრო შორს წახვიდეთ თქვენი საკუთარი ელექტრული დაფების გამოყენებით, რათა ანტენა უფრო პატარა, ან უფრო რთული გახადოთ მეტი გარჩევადობითა და რეზონანსით.

(ჩანართი=სატელევიზიო ანტენა)

ამ სახელმძღვანელოში ჩვენ შევეცდებით შევქმნათ სატელევიზიო ანტენა ციფრული სიგნალისთვის ან მაღალი გარჩევადობის სიგნალისთვის, რომელიც გადაცემულია რადიო არხზე. ამ სიხშირეებთან მუშაობა უფრო ადვილია, ამ სიხშირეებზე ტალღის სიგრძე არის ნახევარი ფუტიდან რამდენიმე მეტრამდე სიგნალის ტალღის სიგრძის ნახევარზე. UHF (დეციმეტრული ტალღის) სქემებისთვის შეგიძლიათ დაამატოთ რეჟისორი (რეჟისორი) ან რეფლექტორი (რეფლექტორი), რაც ანტენას უფრო მიმართულების მიმართულებას გახდის. VHF (ულტრა მოკლე ტალღის) ანტენები ასევე დამოკიდებულია მიმართულებაზე, მაგრამ პირდაპირ ტელევიზიისკენ მიმართვის ნაცვლად, VHF დიპოლური ანტენების „ყურები“ უნდა იყოს პერპენდიკულარული ტელევიზიის ტალღის ფორმის მიმართ, რომელიც გადასცემს სიგნალს.

პირველ რიგში, იპოვეთ სიხშირეები, რომელთა მიღება ან მაუწყებლობა გსურთ. ტელევიზიისთვის, აქ არის ბმული სიხშირის გრაფიკზე: http://www.csgnetwork.com/tvfreqtable.html

და ანტენის ზომის გამოსათვლელად, ჩვენ გამოვიყენებთ ონლაინ კალკულატორს: http://www.kwarc.org/ant-calc.html

აქ არის კარგი PDF დიზაინისა და თეორიის შესახებ:ჩამოტვირთვა

როგორ მოვძებნოთ სიგნალის ტალღის სიგრძე: ტალღის სიგრძე ფუტებში = (შუქის სიჩქარის კოეფიციენტი ფუტებში) / (სიხშირე ჰერცებში)

1) სინათლის ფაქტორის სიჩქარე ფეხებში = +983571056.43045

2) სინათლის სიჩქარის კოეფიციენტი მეტრებში = 299792458

3) სინათლის ფაქტორის სიჩქარე ინჩებში = 11802852700

საიდან დავიწყოთ: (VHF/UHF რეფლექტორის დიპოლური მასივი, რომელიც კარგად მუშაობს DB2-ის სიხშირის ფართო დიაპაზონში):

(350 MHz არის 8 დიუმიანი მეოთხედი ტალღა - 16 დიუმიანი ნახევარტალღა, რომელიც ხვდება მიკროტალღურ დიაპაზონში - 13 და 14 არხებს შორის და რომელიც არის ცენტრალური სიხშირე MW-UHF ზოლს შორის უკეთესი რეზონანსისთვის). ეს მოთხოვნები შეიძლება შეიცვალოს, რათა საუკეთესოდ იმუშაოს თქვენს რეგიონში, რადგან თქვენი სადისტრიბუციო არხი შეიძლება იყოს უფრო დაბალი ან უფრო მაღალი ჯგუფში.

მასალების საფუძველზე ქვემოთ მოცემულ ბმულებზე ( http://uhfhdtvantenna.blogspot.com/ http://budgetiq.wordpress.com/2008/07/29/diy-hd-antenna/ http://members.shaw.ca/hdtvantenna/ და http://current .org/ptv/ptv0821make.pdf) მხოლოდ ფრაქტალური დიზაინი იძლევა უფრო კომპაქტური და მოქნილი დიზაინის საშუალებას და ჩვენ გამოვიყენებთ DB2 მოდელს, რომელსაც აქვს მაღალი მომატება და უკვე საკმაოდ კომპაქტური და პოპულარულია როგორც შიდა, ასევე გარე ინსტალაციისთვის.

ძირითადი ხარჯები (დაახლოებით $15):

1. სამონტაჟო ზედაპირი, როგორიცაა პლასტიკური ყუთი (8"x6"x3"). http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062285
2. 6 ხრახნი. ფოლადისა და ლითონის ფურცლისთვის გამოვიყენე თვითდამჭერი ხრახნები.
3. შესატყვისი ტრანსფორმატორი 300 ომიდან 75 ომამდე. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062049
4. რაღაც 18 დიამეტრიანი მყარი მავთული. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2036274
5. კოაქსიალური RG-6 ტერმინატორებით - ლიმიტერებით (და რეზინის გარსი, თუ მონტაჟი კეთდება გარეთ).
6. ალუმინი რეფლექტორის გამოყენებისას.
7. შულერის მარკერი ან მისი ექვივალენტი, სასურველია წვრილი წვერით.
8. ორი წყვილი პატარა ქლიბი - ნემსი.
9. იხელმძღვანელეთ მინიმუმ 8 ინჩით.
10. კუთხის საზომი პროტრატორი.
11. საბურღი და საბურღი, რომელიც უფრო მცირეა დიამეტრით, ვიდრე თქვენი ხრახნები.
12. პატარა საჭრელები.
13. Screwdriver ან screwdriver.

შენიშვნა: HDTV / DTV რედაქტირება PDF-ში http://www.ruckman.net/downloads-1#FRACTALTEMPLATE

Პირველი ნაბიჯი:

დაამონტაჟეთ კორპუსი რეფლექტორით პლასტმასის საფარის ქვეშ:

ნაბიჯი მეორე:

გაბურღეთ პატარა ხრახნიანი ხვრელები რეფლექტორის მოპირდაპირე მხარეს შემდეგ პოზიციებზე და მოათავსეთ გამტარი ხრახნი.

ნაბიჯი სამი:

დავჭრათ ოთხი 8 დიუმიანი მავთულის მყარი ბირთვი და ამოიღეთ იგი.

ნაბიჯი მეოთხე:

მარკერის გამოყენებით, მონიშნეთ მავთულის თითოეული ინჩი. (ეს ის ადგილებია, სადაც ვაპირებთ მოსახვევებს)

ნაბიჯი მეხუთე:

თქვენ უნდა გაიმეოროთ ეს ნაბიჯი თითოეული მავთულისთვის. მავთულის თითოეული მოსახვევი იქნება 60 გრადუსის ტოლი, რითაც გამოდის როგორც ფრაქტალი. ტოლგვერდა სამკუთხედის მსგავსი. მე გამოვიყენე ორი წყვილი კლიპი და პროტრაქტორი. თითოეული მოსახვევი ერთმანეთისგან 1"-ით იქნება დაშორებული. ამის გაკეთებამდე დარწმუნდით, რომ წარმოიდგინეთ თითოეული მობრუნების მიმართულება! დასახმარებლად გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული დიაგრამა.

ნაბიჯი მეექვსე:

დავჭრათ კიდევ 2 ცალი მავთული მინიმუმ 6 სმ სიგრძით და ამოიღეთ ისინი. მოხარეთ ეს მავთულები ზედა და ქვედა ხრახნების გარშემო და მიამაგრეთ ხრახნის ცენტრში. ამრიგად, სამივე კონტაქტში მოდის. გამოიყენეთ მავთულის საჭრელი მავთულის არასასურველი ნაწილების მოსაჭრელად.

ნაბიჯი მეშვიდე:

მოათავსეთ და დააბრუნეთ ყველა თქვენი ფრაქტალი კუთხეებში

ნაბიჯი რვა:

მიამაგრეთ შესატყვისი ტრანსფორმატორი ორი ხრახნით ცენტრში და დაჭერით ისინი.

მზადაა! ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ თქვენი დიზაინი!

როგორც ქვემოთ მოცემულ ფოტოში ხედავთ, ყოველ ჯერზე, როცა ყოფთ თითოეულ მონაკვეთს და ქმნით ახალ სამკუთხედს იმავე სიგრძის მავთულით, ის შეიძლება მოთავსდეს უფრო მცირე სივრცეში, ხოლო მეორე მიმართულებით ადგილს დაიკავებს.

თარგმანი: დიმიტრი შახოვი

ქვემოთ შეგიძლიათ ნახოთ ვიდეო ფრაქტალური ანტენების შექმნის შესახებ (ინგლისური):

(tab=Wi-Fi ანტენა)

ადრე მსმენია ფრაქტალ ანტენების შესახებ და გარკვეული პერიოდის შემდეგ მინდოდა მეცადა ჩემი საკუთარი ფრაქტალ ანტენა, ასე ვთქვათ კონცეფციის გამოსაცდელად. ფრაქტალური ანტენების ზოგიერთი უპირატესობა, რომელიც აღწერილია ფრაქტალ ანტენების შესახებ კვლევით ნაშრომებში, არის მათი უნარი ეფექტურად მიიღონ მრავალზოლიანი RF სიგნალები, მათი შედარებით მცირე ზომით. გადავწყვიტე სიერპინსკის ხალიჩაზე დაფუძნებული ფრაქტალის ანტენის პროტოტიპი შემექმნა.

მე დავაპროექტე ჩემი ფრაქტალური ანტენა ჩემთან თავსებადი კონექტორით როუტერი Linksys WRT54GS 802.11g. ანტენას აქვს დაბალი პროფილის გამაძლიერებელი დიზაინი და წინასწარი ტესტირებისას WiFi Link-ის წვდომის წერტილიდან 1/2 კმ-ის მანძილზე, გზაზე რამდენიმე ხესთან ერთად, მან აჩვენა საკმაოდ კარგი შედეგები და სიგნალის სტაბილურობა.

თქვენ შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ Sierpinski ხალიჩის ანტენის შაბლონის PDF ვერსია, რომელიც მე გამოვიყენე, ისევე როგორც სხვა დოკუმენტაცია ამ ბმულებიდან:

პროტოტიპის დამზადება

ეს არის ფოტო მზა ფრაქტალური ანტენის პროტოტიპით:

მე მივამაგრე Linksys WRT54GS RP-TNC - კონექტორი ფრაქტალ ანტენაზე ტესტირებისთვის

როდესაც ვგეგმავდი ჩემს პირველ ფრაქტალური ანტენის პროტოტიპს, ვნერვიულობდი, რომ PCB-ზე სამკუთხედები ერთმანეთისგან იზოლირებული გახდებოდა ოქროვის პროცესში, ამიტომ მე ცოტა გავაფართოვე მათ შორის კავშირები. შენიშვნა: მას შემდეგ, რაც საბოლოო ტონერის გადასვლა დასრულდა იმაზე ზუსტად, ვიდრე ველოდი, ფრაქტალური ანტენის პროტოტიპის შემდეგი ვერსია იქნება დახვეწილი კონტაქტის წერტილებით სიერპინსკის სამკუთხედის თითოეულ ფრაქტალ გამეორებას შორის. მნიშვნელოვანია დარწმუნდეთ, რომ სიერპინსკის ხალიჩის ელემენტები (სამკუთხედები) კონტაქტშია ერთმანეთთან და შეერთების წერტილები უნდა იყოს რაც შეიძლება თხელი:

ანტენის დიზაინი დაბეჭდილი იყო Pulsar Pro FX ლაზერულ პრინტერზე. ამ პროცესმა მომცა საშუალება განმემეორებინა ანტენის დიზაინი სპილენძის მოოქროვილი PCB მასალაზე:

ლაზერული დაბეჭდილი ანტენის დიზაინი შემდეგ გადადის PCB სპილენძის ფურცელზე თერმული პროცესის გამოყენებით შეცვლილი ლამინატორის გამოყენებით:

ეს არის სპილენძის მიკროსქემის დაფის მასალა ტონერის გადაცემის პროცესის პირველი ეტაპის შემდეგ:

შემდეგი აუცილებელი ნაბიჯი იყო Pulsar Pro FX ლამინატორის გამოყენება PCB-ზე "მწვანე TRF ფოლგა". მწვანე ფოლგა გამოიყენება ტონერის გადაცემისას ნებისმიერი ხარვეზის ან არათანაბრად შესქელებული საფარის შესავსებად:

ეს არის გახეხილი დაფა ანტენის დიზაინით. დაფა მზად არის ამოსაჭრელად:

აქ მე დავფარე PCB-ის უკანა მხარე ლენტით:

მე გამოვიყენე რკინის ქლორიდის პირდაპირი აკრეფის მეთოდი დაფის 10 წუთში ამოსაჭრელად. პირდაპირი გრავირების მეთოდი ხორციელდება ღრუბლით: აუცილებელია ნელა გაწუროთ მთელი დაფა რკინის ქლორიდით. რკინის ქლორიდის გამოყენებისას ჯანმრთელობის საფრთხის გამო, მე ჩავიცვი დამცავი სათვალეები და ხელთათმანები:

ეს არის დაფა აკრეფის შემდეგ:

მე გავწმინდე მიკროსქემის დაფა აცეტონში დასველებული ტამპონით ტონერის გადამცემი საფარის მოსაშორებლად. დასუფთავებისას გამოვიყენე ხელთათმანები, რადგან აცეტონი შეიწოვება ტიპიური ერთჯერადი ლატექსის ხელთათმანების მეშვეობით:

ანტენის კონექტორს გავუბურღე ხვრელი ბურღით და ბურღით:

ჩემი პირველი პროტოტიპისთვის მე გამოვიყენე RP-TNC კონექტორი სტანდარტული Linksys როუტერის ანტენებიდან:

Linksys-ის ახლოდან - თავსებადი RP-TNC ანტენის კონექტორი:

შედუღებამდე ცოტა წყალი დავდე PCB-ზე შედუღების ადგილზე:

შემდეგი ნაბიჯი არის მავთულის შედუღება RP-TNC კონექტორიდან Sierpinski ანტენის ბაზაზე PCB-ზე:

ჩვენ ვამაგრებთ ანტენის კონექტორის მეორე მავთულს PCB დაფის სიბრტყეზე:

ანტენა მზად არის გამოსაყენებლად!

ვინც არ იცის რა არის და სად გამოიყენება, შემიძლია ვთქვა, რომ უყურეთ ვიდეო ფილმებს ფრაქტალებზე. და ასეთი ანტენები ჩვენს დროში ყველგან გამოიყენება, მაგალითად, ყველა მობილურ ტელეფონში.

ასე რომ, 2013 წლის ბოლოს მამამთილი და დედამთილი მოვიდნენ ჩვენთან, ესა და ეს და აქ დედამთილმა, ახალი წლის დღესასწაულის წინა დღეს, გვთხოვა. ანტენა მისი პატარა ტელევიზორისთვის. სიმამრი ტელევიზორს უყურებს სატელიტური თეფშით და, როგორც წესი, რაღაც საკუთარი, მაგრამ დედამთილს სურდა საახალწლო გადაცემების ყურება მშვიდად, მამამთილის გარეშე.

კარგი, ჩვენ მივეცით მას ჩვენი მარყუჟის ანტენა (კვადრატული 330x330 მმ), რომლის მეშვეობითაც ჩემი მეუღლე ზოგჯერ ტელევიზორს უყურებდა.

შემდეგ კი სოჭში ზამთრის ოლიმპიური თამაშების გახსნის დრო მოახლოვდა და ცოლმა თქვა: გააკეთე ანტენა.

სხვა ანტენის გაკეთება ჩემთვის პრობლემა არ არის, მხოლოდ დანიშნულება და მნიშვნელობა იქნებოდა. დაჰპირდა ამას. ახლა კი დადგა დრო... მაგრამ მე მეგონა, რომ სხვა მარყუჟის ანტენის გამოძერწვა რაღაცნაირად მოსაწყენია, მაგრამ 21-ე საუკუნე ეზოშია და შემდეგ გამახსენდა, რომ ყველაზე პროგრესული ანტენების მშენებლობაში არის EH ანტენები, HZ ანტენები და ფრაქტალ-ანტენები. . როდესაც შევაფასე, რა არის ყველაზე შესაფერისი ჩემი შემთხვევისთვის, დავჯექი ფრაქტალ ანტენაზე. საბედნიეროდ, მე ვნახე საკმარისად ყველა სახის ფილმი ფრაქტალების შესახებ და დიდი ხნის წინ ამოვიღე ყველანაირი სურათი ინტერნეტიდან. ამიტომ მინდოდა იდეის მატერიალურ რეალობაში გადატანა.

სურათები ერთია, მოწყობილობის სპეციფიკური განხორციელება მეორეა. დიდი ხანი არ შევწუხდი და გადავწყვიტე მართკუთხა ფრაქტალის გასწვრივ ანტენის აგება.

მე ამოვიღე სპილენძის მავთული, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 1 მმ იყო, ავიღე ქლიბი და დავიწყე თრევა... პირველი პროექტი იყო სრულმასშტაბიანი, მრავალი ფრაქტალის გამოყენებით. მე ამას ვაკეთებდი, ჩვევის გამო, დიდი ხნის განმავლობაში, ზამთრის ცივ საღამოებზე, შედეგად გავაკეთე ეს, მთელი ფრაქტალის ზედაპირი დავაწებე ბოჭკოვან დაფაზე თხევადი პოლიეთილენის გამოყენებით, გავამაგრე კაბელი პირდაპირ, დაახლოებით 1 მ სიგრძით, დავიწყე ცდა. ... უი! და ამ ანტენამ სატელევიზიო არხები ბევრად უფრო ნათლად მიიღო, ვიდრე ჩარჩო... მე კმაყოფილი ვიყავი ასეთი შედეგით, რაც იმას ნიშნავს, რომ ტყუილად არ ვწუწუნებდი და ღრიალებდა მავთულს ფრაქტალურ ფორმაში.

გავიდა დაახლოებით ერთი კვირა და გამიჩნდა იდეა, რომ ახალი ანტენის ზომა თითქმის იგივეა, რაც ჩარჩო ანტენის, განსაკუთრებული სარგებელი არ არის, თუ არ გაითვალისწინებთ მიღების მცირე გაუმჯობესებას. ასე რომ, მე გადავწყვიტე ახალი ფრაქტალის ანტენის დაყენება, შესაბამისად ნაკლები ფრაქტალების და უფრო მცირე ზომის გამოყენებით.

ფრაქტალური ანტენა. პირველი ვარიანტი

შაბათს, 02/08/2014, ამოვიღე სპილენძის მავთულის პატარა ნაჭერი, რომელიც დარჩა პირველი ფრაქტალის ანტენიდან და საკმაოდ სწრაფად, დაახლოებით ნახევარი საათის განმავლობაში, დავამონტაჟე ახალი ანტენა ...

ფრაქტალური ანტენა. მეორე ვარიანტი

მერე პირველიდან კაბელი გავამაგრე და მზა მოწყობილობა აღმოჩნდა. ფრაქტალური ანტენა. მეორე ვერსია კაბელით

დავიწყე შესრულების შემოწმება... ვაა! დიახ, ეს კიდევ უფრო კარგად მუშაობს და იღებს 10 ფერად არხს, რაც ადრე ვერ მიიღწევა მარყუჟის ანტენის გამოყენებით. გამარჯვება მნიშვნელოვანია! თუ იმასაც მიაქცევთ ყურადღებას, რომ ჩემი მისაღები პირობები სრულიად უმნიშვნელოა: მეორე სართული, ჩვენი სახლი მთლიანად გადაკეტილია სატელევიზიო ცენტრიდან მაღალსართულიანი კორპუსებით, არ არის პირდაპირი ხილვადობა, მაშინ მოგება შთამბეჭდავია ორივე თვალსაზრისით. მიღება და ზომა.

ინტერნეტში არის ფრაქტალის ანტენები, რომლებიც დამზადებულია ფოლგადაფენილ მინა-ბოჭკოვანი შუშის გრავირებით... ვფიქრობ, არ აქვს მნიშვნელობა რა გავაკეთო და სატელევიზიო ანტენისთვის ზომები მკაცრად არ უნდა იყოს დაცული, მუხლზე მუშაობის ფარგლებში. .

თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

მასპინძლობს http://www.allbest.ru/

შესავალი

ანტენა არის რადიო მოწყობილობა, რომელიც შექმნილია ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსაცემად ან მისაღებად. ანტენა არის ნებისმიერი რადიოინჟინერიის სისტემის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტი, რომელიც დაკავშირებულია რადიოტალღების გამოსხივებასთან ან მიღებასთან. ასეთ სისტემებს მიეკუთვნება: რადიოკავშირის სისტემები, მაუწყებლობა, ტელევიზია, რადიო კონტროლი, რადიო სარელეო კომუნიკაციები, რადარი, რადიოასტრონომია, რადიო ნავიგაცია და ა.შ.

სტრუქტურულად, ანტენა შედგება მავთულისგან, ლითონის ზედაპირებისგან, დიელექტრიკებისგან, მაგნიტოდიელექტრიკებისგან. ანტენის დანიშნულება აიხსნება რადიოკავშირის გამარტივებული სქემით. მაღალი სიხშირის ელექტრომაგნიტური რხევები, რომლებიც მოდულირებულია სასარგებლო სიგნალით და შექმნილია გენერატორის მიერ, გადამცემი ანტენით გარდაიქმნება ელექტრომაგნიტურ ტალღებად და გამოსხივდება კოსმოსში. ჩვეულებრივ, ელექტრომაგნიტური რხევები გადამცემიდან ანტენამდე მიჰყავთ არა პირდაპირ, არამედ ელექტროგადამცემი ხაზის (ელექტრომაგნიტური ტალღის გადამცემი ხაზი, მიმწოდებლის) დახმარებით.

ამ შემთხვევაში, მასთან დაკავშირებული ელექტრომაგნიტური ტალღები ვრცელდება მიმწოდებლის გასწვრივ, რომლებიც ანტენის მიერ გარდაიქმნება თავისუფალი სივრცის განსხვავებულ ელექტრომაგნიტურ ტალღებში.

მიმღები ანტენა იღებს თავისუფალ რადიოტალღებს და გარდაქმნის მათ დაწყვილებულ ტალღებად, რომლებიც მიეწოდება მიმღებს მიმწოდებლის მეშვეობით. ანტენის შექცევადობის პრინციპის შესაბამისად, გადაცემის რეჟიმში მოქმედი ანტენის თვისებები არ იცვლება, როდესაც ეს ანტენა მუშაობს მიღების რეჟიმში.

ანტენების მსგავსი მოწყობილობები ასევე გამოიყენება ელექტრომაგნიტური რხევების აღგზნებისთვის სხვადასხვა ტიპის ტალღის გამტარებსა და ღრუს რეზონატორებში.

1. ანტენების ძირითადი მახასიათებლები

1.1 მოკლე ინფორმაცია ანტენების ძირითადი პარამეტრების შესახებ

ანტენების არჩევისას შედარებულია მათი ძირითადი მახასიათებლები: ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონი (სიჩქარე), მომატება, გამოსხივების ნიმუში, შეყვანის წინაღობა, პოლარიზაცია. რაოდენობრივად, ანტენის მომატება Ga გვიჩვენებს, რამდენჯერ აღემატება მოცემული ანტენის მიერ მიღებული სიგნალის სიმძლავრეს, ვიდრე უმარტივესი ანტენის - ნახევარტალღოვანი ვიბრატორი (იზოტროპული რადიატორი), რომელიც განთავსებულია სივრცეში იმავე წერტილში. მომატება გამოიხატება დეციბელებში dB ან dB. უნდა განვასხვავოთ ზემოთ განსაზღვრული მომატება, რომელიც აღინიშნება dB ან dBd (დიპოლური ან ნახევარტალღოვანი ვიბრატორის მიმართ) და იზოტროპული რადიატორის მიმართ მომატებას შორის, რომელიც აღინიშნება dBi ან dB ISO. ნებისმიერ შემთხვევაში, აუცილებელია იმავე ტიპის მნიშვნელობების შედარება. სასურველია ჰქონდეს ანტენა მაღალი მომატებით, თუმცა მომატების გაზრდა მოითხოვს, როგორც წესი, გაართულოს მისი დიზაინი და ზომები. არ არსებობს მარტივი პატარა ანტენები მაღალი მომატებით. ანტენის რადიაციული ნიმუში (RP) გვიჩვენებს, თუ როგორ იღებს ანტენა სიგნალებს სხვადასხვა მიმართულებით. ამ შემთხვევაში აუცილებელია ანტენის ნიმუშის გათვალისწინება როგორც ჰორიზონტალურ, ისე ვერტიკალურ სიბრტყეში. ნებისმიერ სიბრტყეში ყოვლისმომცველ ანტენას აქვს ნიმუში წრის სახით, ანუ ანტენას შეუძლია მიიღოს სიგნალები ყველა მხრიდან ერთნაირად, მაგალითად, ჰორიზონტალურ სიბრტყეში ვერტიკალური ქინძის გამოსხივების ნიმუში. მიმართულების ანტენა ხასიათდება ერთი ან მეტი მიმართულების წილის არსებობით, რომელთაგან ყველაზე დიდს უწოდებენ მთავარს. ჩვეულებრივ, ძირითადი წილის გარდა, არის უკანა და გვერდითი წილები, რომელთა დონე გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე მთავარი, რაც მაინც აუარესებს ანტენის მუშაობას, რის გამოც ისინი ცდილობენ მაქსიმალურად შეამცირონ მათი დონე. .

ანტენის შეყვანის წინაღობა არის მყისიერი ძაბვის მნიშვნელობების თანაფარდობა სიგნალის დენთან ანტენის კვების წერტილებში. თუ სიგნალის ძაბვა და დენი ფაზაშია, მაშინ თანაფარდობა არის რეალური მნიშვნელობა და შეყვანის წინააღმდეგობა არის წმინდა აქტიური. ფაზის ცვლასთან ერთად, აქტიური კომპონენტის გარდა, ჩნდება რეაქტიული კომპონენტი - ინდუქციური თუ ტევადი, იმისდა მიხედვით, ჩამორჩება თუ არა დენი ფაზაში ძაბვას თუ მიჰყავს მას. შეყვანის წინაღობა დამოკიდებულია მიღებული სიგნალის სიხშირეზე. ზემოაღნიშნული ძირითადი მახასიათებლების გარდა, ანტენებს აქვთ მრავალი სხვა მნიშვნელოვანი პარამეტრი, როგორიცაა მდგარი ტალღების თანაფარდობა SWR (SWR - Standing Wave Ratio), ჯვარედინი პოლარიზაციის დონე, სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონი, ქარის დატვირთვა და ა.შ.

1.2 ანტენის კლასიფიკაცია

ანტენები შეიძლება დაიყოს სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით: LH-ღარი პრინციპის მიხედვით, რადიაციული ელემენტების ბუნების მიხედვით (ანტენები ხაზოვანი დენებით, ან ვიბრატორული ანტენები, ანტენები, რომლებიც ასხივებენ ღიობიდან - დიაფრაგმის ანტენები, ზედაპირული ანტენები); რადიოსაინჟინრო სისტემის ტიპის მიხედვით, რომელშიც გამოიყენება ანტენა (ანტენები რადიო კომუნიკაციისთვის, მაუწყებლობისთვის, ტელევიზიისთვის და ა.შ.). ჩვენ დავიცავთ დიაპაზონის კლასიფიკაციას. მიუხედავად იმისა, რომ ანტენები ერთი და იგივე (ტიპის მიხედვით) რადიაციული ელემენტებით ძალიან ხშირად გამოიყენება ტალღის სიგრძის სხვადასხვა დიაპაზონში, მათი დიზაინი განსხვავებულია; ამ ანტენების პარამეტრები და მათთვის მოთხოვნები ასევე მნიშვნელოვნად განსხვავდება.

განიხილება შემდეგი ტალღების დიაპაზონის ანტენები (დიაპაზონების სახელები მოცემულია რადიო რეგულაციების რეკომენდაციების შესაბამისად; ანტენის მიმწოდებლის მოწყობილობების შესახებ ლიტერატურაში ფართოდ გამოყენებული სახელები მითითებულია ფრჩხილებში): მირიამეტრიანი (ზედმეტად გრძელი) ტალღები. (); კილომეტრიანი (გრძელი) ტალღები (); ჰექტომეტრიული (საშუალო) ტალღები (); დეკამეტრული (მოკლე) ტალღები (); მეტრიანი ტალღები (); დეციმეტრული ტალღები (); სანტიმეტრიანი ტალღები (); მილიმეტრიანი ტალღები (). ბოლო ოთხი დიაპაზონი ზოგჯერ გაერთიანებულია ზოგადი სახელწოდებით "ულტრა მოკლე ტალღები" (VHF).

1.2.1 ანტენის დიაპაზონი

ბოლო წლებში რადიოკავშირისა და მაუწყებლობის ბაზარზე გამოჩნდა სხვადასხვა დანიშნულების ახალი საკომუნიკაციო სისტემები სხვადასხვა მახასიათებლებით. მომხმარებლების თვალსაზრისით, რადიოკავშირის სისტემის ან სამაუწყებლო სისტემის არჩევისას, უპირველეს ყოვლისა, ყურადღება ეთმობა კომუნიკაციის ხარისხს (მაუწყებლობა), ასევე ამ სისტემის (მომხმარებლის ტერმინალის) გამოყენების მოხერხებულობას. განისაზღვრება ზომებით, წონით, მუშაობის სიმარტივით და დამატებითი ფუნქციების ჩამონათვალით. ყველა ეს პარამეტრი არსებითად განისაზღვრება ანტენის მოწყობილობების ტიპისა და დიზაინით და განსახილველი სისტემის ანტენა-მიმწოდებლის ბილიკის ელემენტებით, რომელთა გარეშე რადიოკავშირი წარმოუდგენელია. თავის მხრივ, ანტენების დიზაინისა და ეფექტურობის განმსაზღვრელი ფაქტორია მათი ოპერაციული სიხშირეების დიაპაზონი.

სიხშირის დიაპაზონების მიღებული კლასიფიკაციის მიხედვით, განასხვავებენ ანტენების რამდენიმე დიდ კლასს (ჯგუფს), რომლებიც ფუნდამენტურად განსხვავდება ერთმანეთისგან: ულტრა გრძელი ტალღების (VLF) და გრძელტალღების (LW) დიაპაზონის ანტენები; საშუალო ტალღის (MW) დიაპაზონის ანტენები; მოკლე ტალღის (HF) ანტენები; ულტრა მოკლე ტალღის (VHF) დიაპაზონის ანტენები; მიკროტალღური ანტენები.

ბოლო წლებში ყველაზე პოპულარული პერსონალური საკომუნიკაციო სერვისების, რადიო და სატელევიზიო მაუწყებლობის თვალსაზრისით არის HF, VHF და მიკროტალღური რადიო სისტემები, რომელთა ანტენის მოწყობილობები ქვემოთ იქნება განხილული. ამავდროულად, უნდა აღინიშნოს, რომ ანტენის ბიზნესში რაიმე ახლის გამოგონების ერთი შეხედვით შეუძლებლობის მიუხედავად, ბოლო წლებში, ახალ ტექნოლოგიებსა და პრინციპებზე დაყრდნობით, მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება განხორციელდა კლასიკურ ანტენებში და შემუშავდა ახალი ანტენები. ისინი ფუნდამენტურად განსხვავდებიან ადრე არსებულისგან დიზაინით, ზომებით, ძირითადი მახასიათებლებით და ა.შ. რამაც გამოიწვია თანამედროვე რადიო სისტემებში გამოყენებული ანტენის მოწყობილობების რაოდენობის მნიშვნელოვანი ზრდა.

ნებისმიერ რადიოკავშირის სისტემაში შეიძლება არსებობდეს ანტენის მოწყობა, რომელიც არის მხოლოდ გადაცემის, გადაცემის-მიღების ან მხოლოდ მიღების.

სიხშირის თითოეული დიაპაზონისთვის ასევე აუცილებელია განვასხვავოთ მიმართულებისა და არამიმართულების (omnidirectional) მოქმედების რადიო მოწყობილობების ანტენის სისტემები, რაც თავის მხრივ განისაზღვრება მოწყობილობის დანიშნულებით (კომუნიკაცია, მაუწყებლობა და ა.შ.). , აპარატის მიერ ამოხსნილი ამოცანები (გაფრთხილება, კომუნიკაცია, მაუწყებლობა და ა.შ.) დ.). ზოგადად, ანტენების მიმართულების გასაზრდელად (რადიაციული შაბლონის შევიწროება) შეიძლება გამოყენებულ იქნას ანტენის მასივები, რომლებიც შედგება ელემენტარული რადიატორებისგან (ანტენებისგან), რომლებიც, მათი ფაზირების გარკვეულ პირობებში, შეუძლიათ უზრუნველყონ მიმართულების საჭირო ცვლილებები. ანტენის სხივი სივრცეში (უზრუნველყავით კონტროლი ანტენის გამოსხივების ნიმუშის პოზიციაზე). თითოეულ დიაპაზონში ასევე შეიძლება განვასხვავოთ ანტენის მოწყობილობები, რომლებიც მუშაობენ მხოლოდ გარკვეულ სიხშირეზე (ერთ სიხშირეზე ან ვიწრო ზოლზე) და ანტენებს, რომლებიც მუშაობენ საკმაოდ ფართო სიხშირის დიაპაზონში (ფართოზოლიანი ან ფართოზოლოვანი).

1.3 გამოსხივება ანტენის მასივებიდან

რადიაციის მაღალი მიმართულების მისაღებად, რომელიც ხშირად პრაქტიკაშია საჭირო, შეგიძლიათ გამოიყენოთ სუსტად მიმართული ანტენების სისტემა, როგორიცაა ვიბრატორები, სლოტები, ტალღების გამტარების ღია ბოლოები და სხვა, რომლებიც განლაგებულია სივრცეში გარკვეული გზით და აღფრთოვანებულია საჭირო დენებით. ამპლიტუდების და ფაზების თანაფარდობა. ამ შემთხვევაში, მთლიანი მიმართულება, განსაკუთრებით რადიატორების დიდი რაოდენობით, განისაზღვრება ძირითადად მთელი სისტემის საერთო ზომებით და, ბევრად უფრო მცირე ზომით, ინდივიდუალური რადიატორების ინდივიდუალური მიმართულების თვისებებით.

ასეთ სისტემებს შორისაა ანტენის მასივები (AR). ჩვეულებრივ AR არის იდენტური რადიაციული ელემენტების სისტემა, რომელიც თანაბრად არის ორიენტირებული სივრცეში და მდებარეობს გარკვეული კანონის მიხედვით. ელემენტების მდებარეობიდან გამომდინარე, განასხვავებენ ხაზოვან, ზედაპირულ და მოცულობითი ბადეებს, რომელთა შორის ყველაზე გავრცელებულია სწორხაზოვანი და ბრტყელი მასივები. ზოგჯერ რადიაციული ელემენტები განლაგებულია წრიული რკალის გასწვრივ ან მოხრილ ზედაპირებზე, რომლებიც ემთხვევა იმ ობიექტის ფორმას, რომელზეც მდებარეობს AR (კონფორმული AR).

უმარტივესი არის წრფივი მასივი, რომელშიც გამოსხივებული ელემენტები განლაგებულია სწორი ხაზის გასწვრივ, რომელსაც ეწოდება მასივის ღერძი, ერთმანეთისგან თანაბარ მანძილზე (თანაბარი მანძილი). მანძილი d ემიტერების ფაზურ ცენტრებს შორის ეწოდება ღეროს სიმაღლეს. ხაზოვანი AR, გარდა დამოუკიდებელი მნიშვნელობისა, ხშირად საფუძვლად უდევს AR-ის სხვა ტიპების ანალიზს.

2 . პერსპექტიული ანტენის სტრუქტურების ანალიზი

2.1 HF და VHF ანტენები

სურათი 1 - ანტენის საბაზო სადგურები

HF და VHF დიაპაზონში ამჟამად ფუნქციონირებს რადიო სისტემების დიდი რაოდენობა სხვადასხვა დანიშნულებით: კომუნიკაციები (რადიო რელე, ფიჭური, ტრანკინგი, სატელიტური და ა.შ.), მაუწყებლობა და სატელევიზიო მაუწყებლობა. დიზაინისა და მახასიათებლების მიხედვით, ამ სისტემების ყველა ანტენის მოწყობილობა შეიძლება დაიყოს ორ მთავარ ჯგუფად - სტაციონარული მოწყობილობების ანტენები და მობილური მოწყობილობების ანტენები. სტაციონარული ანტენები მოიცავს საბაზო საკომუნიკაციო სადგურების ანტენებს, სატელევიზიო ანტენებს, რადიო სარელეო საკომუნიკაციო ხაზების ანტენებს და მობილურ ანტენებს - პირადი კომუნიკაციის მომხმარებლის ტერმინალების ანტენებს, მანქანის ანტენებს, ტარებადი (პორტატული) რადიოსადგურების ანტენებს.

საბაზო სადგურის ანტენები ძირითადად არამიმართულებია ჰორიზონტალურ სიბრტყეში, რადგან ისინი უზრუნველყოფენ კომუნიკაციას ძირითადად მოძრავ ობიექტებთან. ყველაზე ფართოდ გავრცელებული ვერტიკალური პოლარიზაციის ტიპის ანტენები "Ground Plane" ("GP") მათი დიზაინის სიმარტივისა და საკმარისი ეფექტურობის გამო. ასეთი ანტენა არის L სიგრძის ვერტიკალური ღერო, შერჩეული ლ ოპერაციული ტალღის სიგრძის შესაბამისად, სამი ან მეტი საპირწონე, როგორც წესი, დამონტაჟებული ანძაზე (სურათი 1).

ქინძისთავები L არის ლ / 4, ლ / 2 და 5/8 ლ, ხოლო საპირწონეები 0,25 ლ-დან 0,1 ლ-მდეა. ანტენის შეყვანის წინაღობა დამოკიდებულია საპირწონესა და ანძას შორის არსებულ კუთხეზე: რაც უფრო მცირეა ეს კუთხე (რაც უფრო მეტად არის დაჭერილი საპირწონე ანძაზე), მით მეტია წინააღმდეგობა. კერძოდ, ანტენისთვის L = l/4, შეყვანის წინაღობა 50 ohms მიიღწევა 30º ... 45º ტოლი კუთხით. ასეთი ანტენის გამოსხივების ნიმუში ვერტიკალურ სიბრტყეში აქვს მაქსიმუმი ჰორიზონტის მიმართ 30º კუთხით. ანტენების მომატება ტოლია ვერტიკალური ნახევრადტალღური დიპოლის მომატებას. თუმცა, ამ დიზაინში არ არსებობს კავშირი პინსა და ანძას შორის, რაც მოითხოვს l/4 კაბელის მოკლე ჩართვის მარყუჟის დამატებით გამოყენებას ანტენის ელვისა და სტატიკური ელექტროენერგიისგან დასაცავად.

L = l/2 სიგრძის ანტენას არ სჭირდება საპირწონეები, რომელთა როლს ასრულებს ანძა და მისი DN ვერტიკალურ სიბრტყეში უფრო ძლიერად არის დაჭერილი ჰორიზონტზე, რაც ზრდის მის დიაპაზონს. ამ შემთხვევაში, მაღალი სიხშირის ტრანსფორმატორი გამოიყენება შეყვანის წინააღმდეგობის შესამცირებლად, ხოლო ქინძისთავის ფუძე დაკავშირებულია დამიწებულ ანძასთან შესატყვისი ტრანსფორმატორის საშუალებით, რაც ავტომატურად წყვეტს ელვისებური დაცვის და სტატიკური ელექტროენერგიის პრობლემას. ანტენის მომატება ნახევარტალღოვან დიპოლთან შედარებით არის დაახლოებით 4 დბ.

"GP" ანტენებიდან ყველაზე ეფექტური შორ მანძილზე კომუნიკაციისთვის არის ანტენა L = 5/8l. ის ოდნავ გრძელია ვიდრე ნახევარტალღოვანი ანტენა და მიმწოდებლის კაბელი უკავშირდება შესაბამის ინდუქტორს, რომელიც მდებარეობს ვიბრატორის ბაზაზე. საპირწონე წონა (მინიმუმ 3) განლაგებულია ჰორიზონტალურ სიბრტყეში. ასეთი ანტენის მომატება არის 5-6 dB, მაქსიმალური DN მდებარეობს ჰორიზონტის მიმართ 15º კუთხით, ხოლო ქინძისთავები დამიწებულია ანძაზე შესაბამისი კოჭის საშუალებით. ეს ანტენები უფრო ვიწროა, ვიდრე ნახევარტალღოვანი ანტენები და, შესაბამისად, საჭიროებს უფრო ფრთხილად დარეგულირებას.

სურათი 2 - ანტენის ნახევარტალღოვანი ვიბრატორი

სურათი 3 - რომბის ნახევარტალღოვანი ვიბრატორის ანტენა

საბაზო ანტენების უმეტესობა დამონტაჟებულია სახურავებზე, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს მათ შესრულებაზე, ამიტომ გასათვალისწინებელია შემდეგი:

მიზანშეწონილია ანტენის ბაზის განთავსება სახურავის სიბრტყიდან მინიმუმ 3 მეტრში;

ანტენის მახლობლად არ უნდა იყოს ლითონის საგნები და კონსტრუქციები (ტელევიზიის ანტენები, მავთულები და ა.შ.);

სასურველია ანტენების დაყენება რაც შეიძლება მაღალი;

ანტენის მუშაობამ ხელი არ უნდა შეუშალოს სხვა საბაზო სადგურებს.

სტაბილური რადიოკავშირის დამყარებაში არსებით როლს ასრულებს მიღებული (გამოსხივებული) სიგნალის პოლარიზაცია; ვინაიდან, შორ მანძილზე გავრცელებისას, ზედაპირის ტალღა განიცდის მნიშვნელოვნად ნაკლებ შესუსტებას ჰორიზონტალური პოლარიზაციის დროს, ჰორიზონტალური პოლარიზაციის მქონე ანტენები გამოიყენება შორ მანძილზე რადიო კომუნიკაციებისთვის, ასევე სატელევიზიო გადაცემისთვის (ვიბრატორები განლაგებულია ჰორიზონტალურად).

მიმართულების ანტენებიდან ყველაზე მარტივი არის ნახევარტალღოვანი ვიბრატორი. სიმეტრიულ ნახევარტალღოვან ვიბრატორში, მისი ორი იდენტური მკლავის საერთო სიგრძე დაახლოებით ტოლია ლ/2 (0,95 ლ/2), რადიაციის შაბლონს აქვს რვა ფიგურა ჰორიზონტალურ სიბრტყეში და წრის ფორმა. ვერტიკალური. გამაძლიერებელი ფაქტორი, როგორც ზემოთ აღინიშნა, აღებულია როგორც საზომი ერთეული.

თუ კუთხე ასეთი ანტენის ვიბრატორებს შორის არის 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.

როდესაც ორი ტიპის V ანტენა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ისე, რომ მათი RP-ები შეჯამებულია, მიიღება რომბისებრი ანტენა, რომელშიც მიმართულება ბევრად უფრო გამოხატულია (სურათი 3).

რომბის ზევით მიერთებისას, სიმძლავრის წერტილების საპირისპიროდ, დატვირთვის წინააღმდეგობა Rn, რომელიც ანაწილებს ძალას გადამცემის სიმძლავრის ნახევარზე, თრგუნავს RP-ის უკანა წილს 15 ... 20 დბ-ით. ჰორიზონტალურ სიბრტყეში მთავარი წილის მიმართულება ემთხვევა დიაგონალს a. ვერტიკალურ სიბრტყეში, მთავარი წილი ჰორიზონტალურად არის ორიენტირებული.

ერთ-ერთი საუკეთესო შედარებით მარტივი მიმართულების ანტენაა „ორ კვადრატული“ მარყუჟის ანტენა 8...9 დბ მომატებით, AP-ის უკანა წილის ჩახშობა - არანაკლებ 20 დბ, პოლარიზაცია - ვერტიკალური.

სურათი 4 - ანტენის "ტალღის არხი"

ყველაზე ფართოდ გამოიყენება, განსაკუთრებით VHF დიაპაზონში, არის "ტალღის არხის" ტიპის ანტენები (უცხოურ ლიტერატურაში - Uda-Yaga ანტენები), რადგან ისინი საკმაოდ კომპაქტურია და უზრუნველყოფენ Ga-ს დიდ მნიშვნელობებს შედარებით მცირე ზომებით. ამ ტიპის ანტენები არის ელემენტების ნაკრები: აქტიური - ვიბრატორი და პასიური - რეფლექტორი და რამდენიმე რეჟისორი, რომლებიც დამონტაჟებულია ერთ საერთო ბუმზე (სურათი 4). ასეთი ანტენები, განსაკუთრებით დიდი რაოდენობით ელემენტებით, მოითხოვს ფრთხილად რეგულირებას წარმოების დროს. სამ ელემენტიანი ანტენისთვის (ვიბრატორი, რეფლექტორი და ერთი დირექტორი) ძირითადი მახასიათებლების მიღწევა შესაძლებელია დამატებითი რეგულირების გარეშე.

ამ ტიპის ანტენების სირთულე ასევე მდგომარეობს იმაში, რომ ანტენის შეყვანის წინაღობა დამოკიდებულია პასიური ელემენტების რაოდენობაზე და მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ანტენის რეგულირებაზე, რის გამოც ასეთი ანტენების შეყვანის წინაღობის ზუსტი მნიშვნელობა არის ხშირად არ არის მითითებული ლიტერატურაში. კერძოდ, Pistohlkors მარყუჟის ვიბრატორის ვიბრატორად გამოყენებისას, რომელსაც აქვს შეყვანის წინააღმდეგობა დაახლოებით 300 ohms, პასიური ელემენტების რაოდენობის ზრდით, ანტენის შეყვანის წინააღმდეგობა მცირდება და აღწევს 30-50 ohms მნიშვნელობებს. , რაც იწვევს მიმწოდებელთან შეუსაბამობას და საჭიროებს დამატებით კოორდინაციას. პასიური ელემენტების რაოდენობის ზრდით, ანტენის ნიმუში ვიწროვდება და მომატება იზრდება, მაგალითად, სამ ელემენტიანი და ხუთ ელემენტიანი ანტენებისთვის, მიღწევები არის 5 ... 6 dB და 8 ...

მოგზაური ტალღის ანტენები (TW) უფრო ფართოზოლოვანია ტალღის არხის ანტენებთან შედარებით და არ საჭიროებს რეგულირებას, რომელშიც ყველა ვიბრატორი, რომელიც მდებარეობს ერთმანეთისგან იმავე მანძილზე, აქტიურია და დაკავშირებულია შეგროვების ხაზთან (სურათი 5). მათ მიერ მიღებული სიგნალის ენერგია ემატება შეგროვების ხაზს თითქმის ფაზაში და შედის მიმწოდებელში. ასეთი ანტენების მომატება განისაზღვრება შემგროვებელი ხაზის სიგრძით, პროპორციულია ამ სიგრძის თანაფარდობისა და მიღებული სიგნალის ტალღის სიგრძესთან და დამოკიდებულია ვიბრატორების მიმართულების თვისებებზე. კერძოდ, ABV-სთვის ექვსი სხვადასხვა სიგრძის ვიბრატორით, რომლებიც შეესაბამება საჭირო სიხშირის დიაპაზონს და მდებარეობს შეგროვების ხაზთან 60º კუთხით, მომატება მერყეობს 4 დბ-დან 9 დბ-მდე სამუშაო დიაპაზონში, ხოლო უკანა გამოსხივების დონე არის შეამცირეთ 14 დბ-ით.

სურათი 5 - სამგზავრო ტალღის ანტენა

სურათი 6 - ანტენა ლოგარითმული პერიოდულობის სტრუქტურით ან ჟურნალ-პერიოდული ანტენით

განხილული ანტენების მიმართულების თვისებები იცვლება მიღებული სიგნალის ტალღის სიგრძის მიხედვით. ანტენების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ტიპი მუდმივი RP ფორმის ფართო სიხშირის დიაპაზონში არის ანტენები სტრუქტურის ლოგარითმული პერიოდულობით ან ლოგ-პერიოდული ანტენები (LPA). ისინი გამოირჩევიან ფართო დიაპაზონით: მიღებული სიგნალის მაქსიმალური ტალღის სიგრძე 10-ზე მეტჯერ აღემატება მინიმუმს. ამავდროულად, ანტენა-მიმწოდებლის კარგი შეხამება უზრუნველყოფილია მთელ ოპერაციულ დიაპაზონში, ხოლო მომატება პრაქტიკულად უცვლელი რჩება. LPA-ს შეგროვების ხაზი, როგორც წესი, იქმნება ორი გამტარისგან, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთის ზემოთ, რომელზედაც ვიბრატორების მკლავები ჰორიზონტალურად არის მიმაგრებული მონაცვლეობით ერთის მეშვეობით (სურათი 6, ზედა ხედი).

LPA ვიბრატორები იწერება ტოლფერდა სამკუთხედში b წვეროზე მდებარე კუთხით და უდიდესი ვიბრატორის ტოლი ფუძით. ანტენის სამუშაო გამტარობა განისაზღვრება ყველაზე გრძელი და მოკლე ვიბრატორების ზომებით. ანტენის ქსელის ლოგარითმული სტრუქტურისთვის, გარკვეული თანაფარდობა უნდა დაკმაყოფილდეს მიმდებარე ვიბრატორების სიგრძეებს შორის, ასევე მათგან სტრუქტურის ზედა ნაწილამდე მანძილებს შორის. ამ კავშირს ეწოდება φ სტრუქტურის პერიოდი:

B2? B1=B3? B2=A2? A1=A3? A2=…=f

ამრიგად, ვიბრატორების ზომები და მათი მანძილი სამკუთხედის ზემოდან ექსპონენტურად მცირდება. ანტენის მახასიათებლები განისაზღვრება f და b მნიშვნელობით. რაც უფრო მცირეა b კუთხე და რაც უფრო დიდი b (b ყოველთვის ნაკლებია 1-ზე), მით მეტია ანტენის მომატება და მით უფრო დაბალია AP-ის უკანა და გვერდითი წილების დონე. თუმცა, ამ შემთხვევაში, ვიბრატორების რაოდენობა იზრდება, ანტენის ზომები და წონა იზრდება. ოპტიმალურად აირჩიეთ b კუთხის მნიშვნელობები 3є ... 60є და f - 0.7 ... 0.9 ფარგლებში.

მიღებული სიგნალის ტალღის სიგრძიდან გამომდინარე, ანტენის სტრუქტურაში აღგზნებულია რამდენიმე ვიბრატორი, რომელთა ზომები ყველაზე ახლოს არის სიგნალის ტალღის სიგრძის ნახევართან, ამიტომ LPA პრინციპში მსგავსია რამდენიმე "ტალღის არხის" ანტენასთან, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან, რომელთაგან თითოეული. შეიცავს ვიბრატორს, რეფლექტორს და რეჟისორს. გარკვეული სიგნალის ტალღის სიგრძეზე, ვიბრატორების მხოლოდ ერთი ტრიო არის აღგზნებული, დანარჩენი კი ისეა განლაგებული, რომ გავლენას არ ახდენს ანტენის მუშაობაზე. მაშასადამე, LPA-ს მომატება აღმოჩნდება უფრო ნაკლები ვიდრე "ტალღის არხის" ანტენის მომატება ელემენტების იგივე რაოდენობით, მაგრამ LPA-ს გამტარუნარიანობა აღმოჩნდება ბევრად უფრო ფართო. ასე რომ, ათი ვიბრატორისა და მნიშვნელობების LPA-სთვის b = 45º, f = 0,84, გამოთვლილი მომატება არის 6 dB, რაც პრაქტიკულად არ იცვლება მთელი ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონში.

რადიო სარელეო საკომუნიკაციო ხაზებისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია ვიწრო გამოსხივების ნიმუში, რათა ხელი არ შეუშალოს სხვა ელექტრონულ საშუალებებს და უზრუნველყოს მაღალი ხარისხის კომუნიკაცია. ნიმუშის შევიწროებისთვის ფართოდ გამოიყენება ანტენის მასივები (ARs), რომლებიც ავიწროებენ შაბლონს სხვადასხვა სიბრტყეში და უზრუნველყოფენ ძირითადი წილის სიგანის განსხვავებულ მნიშვნელობებს. სავსებით ნათელია, რომ ანტენის მასივის გეომეტრიული ზომები და გამოსხივების შაბლონის მახასიათებლები მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონზე - რაც უფრო მაღალია სიხშირე, მით უფრო კომპაქტური იქნება ანტენის მასივი და ვიწრო გამოსხივების ნიმუში და, შესაბამისად, , მით მეტია მოგება. იგივე სიხშირეებისთვის, მასივის ზომის გაზრდით (ელემენტარული ემიტერების რაოდენობა), ნიმუში ვიწროვდება.

VHF დიაპაზონისთვის ხშირად გამოიყენება მასივები, რომლებიც შედგება ვიბრატორის ანტენებისგან (მარყუჟის ვიბრატორები), რომელთა რაოდენობამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ათეულს, მომატება იზრდება 15 დბ-მდე ან მეტზე, ხოლო ნიმუშის სიგანე ნებისმიერ სიბრტყეში შეიძლება იყოს. ვიწროვდება 10º-მდე, მაგალითად, 16 ვერტიკალურად განლაგებული მარყუჟის ვიბრატორისთვის 395 ... 535 MHz სიხშირის დიაპაზონში DN ვიწროვდება ვერტიკალურ სიბრტყეში 10º-მდე.

მომხმარებლის ტერმინალებში გამოყენებული ანტენების ძირითადი ტიპი არის ვერტიკალურად პოლარიზებული მათრახის ანტენები, წრიული ნიმუშით ჰორიზონტალურ სიბრტყეში. ამ ანტენების ეფექტურობა საკმაოდ დაბალია დაბალი მომატების მნიშვნელობების გამო, ასევე მიმდებარე ობიექტების გავლენის გამო რადიაციის ნიმუშზე, ასევე სრულფასოვანი დამიწების არარსებობისა და ანტენების გეომეტრიული ზომების შეზღუდვის გამო. ეს უკანასკნელი მოითხოვს ანტენის მაღალხარისხიან შესაბამისობას რადიო მოწყობილობის შეყვანის სქემებთან. ტიპიური დიზაინის ვარიანტები შესატყვისი არის ინდუქციური განაწილება სიგრძეზე და ინდუქციურობა ანტენის ბაზაზე. რადიოკავშირის დიაპაზონის გასაზრდელად გამოიყენება რამდენიმე მეტრის სიგრძის სპეციალური წაგრძელებული ანტენები, რაც აღწევს მიღებული სიგნალის დონის მნიშვნელოვან ზრდას.

ამჟამად, არსებობს მანქანის ანტენების მრავალი სახეობა, განსხვავებული გარეგნობით, დიზაინით, ფასით. ეს ანტენები ექვემდებარება მკაცრ მექანიკურ, ელექტრული, შესრულების და ესთეტიკურ მოთხოვნებს. საკომუნიკაციო დიაპაზონის თვალსაზრისით საუკეთესო შედეგებს აქვს სრული ზომის ანტენა ლ / 4 სიგრძით, თუმცა, დიდი გეომეტრიული ზომები ყოველთვის არ არის მოსახერხებელი, ამიტომ ანტენების შემცირების სხვადასხვა მეთოდები გამოიყენება მათი მახასიათებლების მნიშვნელოვანი გაუარესების გარეშე. მანქანებში ფიჭური კომუნიკაციის უზრუნველსაყოფად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროზოლიანი რეზონანსული ანტენები (ერთი, ორ და სამ ზოლიანი), რომლებიც არ საჭიროებს გარე ნაწილების დამონტაჟებას, რადგან ისინი მიმაგრებულია მანქანის შუშის შიგნით. ასეთი ანტენები უზრუნველყოფენ ვერტიკალურად პოლარიზებული სიგნალების მიღებას და გადაცემას 450 ... 1900 MHz სიხშირის დიაპაზონში, აქვთ 2 დბ-მდე მომატება.

2.1.1 მიკროტალღური ანტენების ზოგადი მახასიათებლები

მიკროტალღურ დიაპაზონში ბოლო წლებში ასევე გაიზარდა საკომუნიკაციო და სამაუწყებლო სისტემები, როგორც ადრე არსებული, ისე ახლად განვითარებული. მიწისზედა სისტემებისთვის ეს არის რადიო სარელეო კომუნიკაციის სისტემები, რადიო და სატელევიზიო მაუწყებლობა, ფიჭური ტელევიზიის სისტემები და ა. კომუნიკაციისა და მაუწყებლობის განსაზღვრული ტიპებისთვის გამოყენებული სიხშირის დიაპაზონი შეესაბამება ამ მიზნებისათვის გამოყოფილ სიხშირის სპექტრის სექციებს, რომელთაგან მთავარია: 3.4 ... 4.2 გჰც; 5.6…6.5 GHz; 10,7…11,7 გჰც; 13,7…14,5 გჰც; 17,7…19,7 გჰც; 21.2…23.6 GHz; 24.5…26.5 GHz; 27.5…28.5 GHz; 36…40 გჰც. ზოგჯერ ტექნიკურ ლიტერატურაში მიკროტალღური დიაპაზონი მოიცავს სისტემებს, რომლებიც მუშაობენ 1 გჰც-ზე ზემოთ სიხშირეებზე, თუმცა მკაცრად ეს დიაპაზონი იწყება 3 გჰც-დან.

მიწისზედა მიკროტალღური სისტემებისთვის, ანტენის მოწყობილობები არის მცირე ზომის რეფლექტორები, საყვირი, საყვირი-ლინზების ანტენები, რომლებიც დამონტაჟებულია ანძებზე და დაცულია მავნე ატმოსფერული გავლენისგან. მიმართულ ანტენებს, დანიშნულებიდან, დიზაინისა და სიხშირის დიაპაზონიდან გამომდინარე, აქვთ მახასიათებლების ფართო სპექტრი, კერძოდ: გაზრდის თვალსაზრისით - 12-დან 50 დბ-მდე, ნიმუშის სიგანეზე (დონე - 3 დბ) - 3,5-დან. 120º-მდე. გარდა ამისა, ფიჭური სატელევიზიო სისტემები იყენებენ ორკონუსურ ყოვლისმომცველ (ჰორიზონტალურ სიბრტყეში) ანტენებს, რომლებიც შედგება ერთმანეთისკენ მიმართული ორი ლითონის კონუსისგან, კონუსებს შორის დამონტაჟებული დიელექტრიკული ლინზასა და აგზნების მოწყობილობიდან. ასეთ ანტენებს აქვთ მომატება 7 ... 10 დბ, ვერტიკალურ სიბრტყეში ძირითადი წილის სიგანე 8 ... 15º, ხოლო გვერდითი წილების დონე არ არის მინუს 14 დბ-ზე უარესი.

3. ანტენის ფრაქტალური სტრუქტურების სინთეზირების შესაძლო მეთოდების ანალიზი

3.1 ფრაქტალური ანტენები

ფრაქტალური ანტენები არის ელექტრო მცირე ანტენების შედარებით ახალი კლასი (ESA), რომლებიც ფუნდამენტურად განსხვავდება მათი გეომეტრიით ცნობილი გადაწყვეტილებებისგან. ფაქტობრივად, ანტენების ტრადიციული ევოლუცია ეფუძნებოდა ევკლიდეს გეომეტრიას, მოქმედებდა მთელი რიცხვის განზომილების ობიექტებთან (ხაზი, წრე, ელიფსი, პარაბოლოიდი და ა.შ.). ფრაქტალურ გეომეტრიულ ფორმებს შორის მთავარი განსხვავებაა მათი წილადი განზომილება, რომელიც გარედან ვლინდება თავდაპირველი დეტერმინისტული ან შემთხვევითი შაბლონების მზარდი ან კლებადი მასშტაბის რეკურსიულ გამეორებაში. ფრაქტალური ტექნოლოგიები ფართოდ გავრცელდა სიგნალის ფილტრაციის ხელსაწყოების ფორმირებაში, ბუნებრივი ლანდშაფტების სამგანზომილებიანი კომპიუტერული მოდელების სინთეზში და გამოსახულების შეკუმშვაში. სავსებით ბუნებრივია, რომ ფრაქტალმა „მოდამ“ ანტენების თეორიას არ გვერდი აუარა. უფრო მეტიც, ანტენის ტექნოლოგიაში თანამედროვე ფრაქტალური ტექნოლოგიების პროტოტიპი იყო გასული საუკუნის 60-იანი წლების შუა ხანებში შემოთავაზებული ლოგ-პერიოდული და სპირალური კონსტრუქციები. მართალია, მკაცრი მათემატიკური გაგებით, ასეთი კონსტრუქციები განვითარების დროს არ იყო დაკავშირებული ფრაქტალ გეომეტრიასთან, სინამდვილეში, მხოლოდ პირველი ტიპის ფრაქტალები იყო. ახლა მკვლევარები, ძირითადად საცდელი და შეცდომით, ცდილობენ გამოიყენონ გეომეტრიაში ცნობილი ფრაქტალები ანტენის გადაწყვეტილებებში. სიმულაციური მოდელირებისა და ექსპერიმენტების შედეგად დადგინდა, რომ ფრაქტალური ანტენები შესაძლებელს ხდის თითქმის იგივე მომატების მიღებას, როგორც ჩვეულებრივი, მაგრამ უფრო მცირე ზომებით, რაც მნიშვნელოვანია მობილური აპლიკაციებისთვის. განვიხილოთ სხვადასხვა ტიპის ფრაქტალური ანტენების შექმნის სფეროში მიღებული შედეგები.

კოენის მიერ გამოქვეყნებული, ანტენის ახალი დიზაინის მახასიათებლების შესწავლის შედეგებმა მიიპყრო სპეციალისტების ყურადღება. მრავალი მკვლევარის ძალისხმევის წყალობით, დღეს ფრაქტალური ანტენების თეორია გახდა დამოუკიდებელ, საკმაოდ განვითარებულ აპარატად EMA-ს სინთეზისა და ანალიზისთვის.

3.2 Თვისებებიფრაქტალური ანტენები

SFC შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მონოპოლების და დიპოლური მკლავების წარმოების შაბლონები, დაბეჭდილი ანტენების ტოპოლოგია, სიხშირის შერჩევის ზედაპირები (FSS) ან სარკის რეფლექტორის ჭურვები, მარყუჟის ანტენების კონტურები და საყვირის დიაფრაგმების პროფილები, ასევე საღეჭი სლოტები სლოტ ანტენებში.

კომპანიის Cushcraft-ის მიერ მიღებული ექსპერიმენტული მონაცემები კოხის მრუდისთვის, მეანდრის ოთხი გამეორება და ხვეული ანტენა შესაძლებელს ხდის კოხის ანტენის ელექტრული თვისებების შედარებას პერიოდული სტრუქტურის მქონე სხვა რადიატორებთან. ყველა შედარებულ რადიატორს ჰქონდა მრავალსიხშირული თვისებები, რაც გამოიხატებოდა წინაღობის გრაფიკებში პერიოდული რეზონანსების არსებობით. ამასთან, მრავალ დიაპაზონის აპლიკაციებისთვის ყველაზე შესაფერისია კოხის ფრაქტალი, რომლისთვისაც, სიხშირის მატებასთან ერთად, რეაქტიული და აქტიური წინააღმდეგობების პიკური მნიშვნელობები მცირდება, ხოლო მეანდრისა და სპირალისთვის ისინი იზრდება.

ზოგადად, უნდა აღინიშნოს, რომ რთული ტოპოლოგიის მქონე გამტარში ტალღის პროცესების ანალიტიკური აღწერის არარსებობის გამო ძნელია თეორიულად წარმოადგინოს ფრაქტალის მიმღებ ანტენასა და მასზე მოხვედრილ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს შორის ურთიერთქმედების მექანიზმი. ასეთ სიტუაციაში მიზანშეწონილია ფრაქტალური ანტენების ძირითადი პარამეტრების დადგენა მათემატიკური მოდელირებით.

პირველი თვითმსგავსი ფრაქტალური მრუდის აგების მაგალითი აჩვენა 1890 წელს იტალიელმა მათემატიკოსმა ჯუზეპე პეანომ. ლიმიტში მის მიერ შემოთავაზებული ხაზი მთლიანად ავსებს კვადრატს, გადის მის ყველა წერტილზე (სურათი 9). მოგვიანებით აღმოაჩინეს სხვა მსგავსი ობიექტები, რომლებმაც მიიღეს ზოგადი სახელწოდება "პეანო მრუდები" მათი ოჯახის აღმომჩენის სახელის მიხედვით. მართალია, პეანოს მიერ შემოთავაზებული მრუდის წმინდა ანალიტიკური აღწერის გამო, გარკვეული დაბნეულობა წარმოიშვა SFC ხაზების კლასიფიკაციაში. სინამდვილეში, სახელწოდება „პეანოს მრუდები“ უნდა მიენიჭოს მხოლოდ თავდაპირველ მოსახვევებს, რომელთა კონსტრუქცია შეესაბამება პეანოს მიერ გამოქვეყნებულ ანალიზს (სურათი 10).

სურათი 9 - პეანოს მრუდის გამეორებები: ა) საბაზისო, ბ) პირველი, გ) მეორე და დ) მესამე გამეორებები

სურათი 10 - ჰილბერტის მიერ შემოთავაზებული გატეხილი ხაზის გამეორებები 1891 წელს

ხშირად განმარტებულია, როგორც რეკურსიული Peano მრუდი

მაშასადამე, განსახილველი ანტენის ტექნოლოგიის ობიექტების კონკრეტიზაციის მიზნით, ფრაქტალური ანტენის ამა თუ იმ ფორმის აღწერისას აუცილებელია, თუ ეს შესაძლებელია, აღვნიშნოთ იმ ავტორების სახელები, რომლებმაც შესთავაზეს SFC-ის შესაბამისი მოდიფიკაცია. ეს მით უფრო მნიშვნელოვანია, რადგან შეფასებით, SFC-ის ცნობილი ჯიშების რაოდენობა სამასს უახლოვდება და ეს მაჩვენებელი არ არის ლიმიტი.

უნდა აღინიშნოს, რომ პეანოს მრუდი (სურათი 9) თავდაპირველი ფორმით საკმაოდ შესაფერისია ტალღების, ბეჭდური და სხვა დიაფრაგმის ფრაქტალ ანტენების კედლებში სლოტების გასაკეთებლად, მაგრამ მიუღებელია მავთულის ანტენის ასაგებად, რადგან მას აქვს მიმდებარე სექციები. ამიტომ, Fractus-ის სპეციალისტებმა შესთავაზეს მისი მოდიფიკაცია, სახელწოდებით "Peanodec" (სურათი 11).

სურათი 11 - პეანოს მრუდის მოდიფიკაციის ვარიანტი ("Peanodec"): ა) პირველი, ბ) მეორე გ) მესამე გამეორება

ანტენების პერსპექტიული გამოყენება Koch ტოპოლოგიით არის MIMO საკომუნიკაციო სისტემები (საკომუნიკაციო სისტემები მრავალი შეყვანით და გამომავალებით). სააბონენტო ტერმინალების ანტენის მასივების მინიატურიზაციისთვის კომუნიკაციის ასეთ საშუალებებში, პატრას უნივერსიტეტის ელექტრომაგნიტიზმის ლაბორატორიის სპეციალისტებმა (საბერძნეთი) შემოგვთავაზეს ფრაქტალური მსგავსება ინვერსიულ L-ანტენასთან (ILA). იდეის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ Koch-ის ვიბრატორი 90°-ით მოხაროთ იმ წერტილში, რომელიც დაყოფს მას სეგმენტებად 2:1 სიგრძის თანაფარდობით. მობილური კომუნიკაციებისთვის, რომლის გადამზიდავი სიხშირეა ~ 2,4 ჰც, ასეთი ანტენის ზომები ბეჭდური ფორმით არის 12,33×10,16 მმ (~ ლ/10×ლ/12), გამტარობა ~20%, ხოლო ეფექტურობა 93%. .

სურათი 12 - ორსაფეხურიანი (2.45 და 5.25 გჰც) ანტენის მასივის მაგალითი

მიმართულების სქემა აზიმუთში თითქმის ერთგვაროვანია, მიმწოდებლის შეყვანის თვალსაზრისით მომატება არის ~ 3.4 dB. მართალია, როგორც სტატიაში აღინიშნა, ასეთი დაბეჭდილი ელემენტების მუშაობას, როგორც ქსელის ნაწილი (სურათი 12) თან ახლავს მათი ეფექტურობის შემცირება ერთ ელემენტთან შედარებით. ამრიგად, 2,4 გჰც სიხშირეზე, 90°-ით მოხრილი კოხის მონოპოლის ეფექტურობა მცირდება 93-დან 72%-მდე, ხოლო 5,2 გჰც სიხშირით 90-დან 80%-მდე. სიტუაცია გარკვეულწილად უკეთესია მაღალი სიხშირის დიაპაზონის ანტენების ურთიერთგავლენით: 5,25 გჰც სიხშირეზე, ანტენების ცენტრალურ წყვილს ქმნიან ელემენტებს შორის იზოლაცია არის 10 დბ. რაც შეეხება ურთიერთგავლენას სხვადასხვა დიაპაზონის მეზობელ ელემენტებში, სიგნალის სიხშირიდან გამომდინარე, იზოლაცია მერყეობს 11 დბ-დან (2,45 გჰც-ზე) 15 დბ-მდე (5,25 გჰც სიხშირეზე). ანტენების ეფექტურობის გაუარესების მიზეზი არის დაბეჭდილი ელემენტების ურთიერთზემოქმედება.

ამრიგად, კოხის გატეხილი ხაზის საფუძველზე ანტენის სისტემის სხვადასხვა პარამეტრის არჩევის შესაძლებლობა საშუალებას აძლევს დიზაინს დააკმაყოფილოს შიდა წინააღმდეგობის მნიშვნელობისა და რეზონანსული სიხშირეების განაწილების სხვადასხვა მოთხოვნები. თუმცა, ვინაიდან რეკურსიული განზომილების და ანტენის მახასიათებლების ურთიერთდამოკიდებულების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული გეომეტრიისთვის, განხილული თვისებების მართებულობა სხვა რეკურსიული კონფიგურაციისთვის საჭიროებს დამატებით შესწავლას.

3.3 ფრაქტალური ანტენების მახასიათებლები

კოხის ფრაქტალური ანტენა, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 13 ან 20, არის მხოლოდ ერთ-ერთი ვარიანტი, რომელიც განხორციელებულია ტოლგვერდა ინიციატორი რეკურსიული სამკუთხედის გამოყენებით, ე.ი. კუთხე და მის ძირში (ჩაღრმავების კუთხე ან "ღრმა კუთხე") არის 60°. Koch ფრაქტალის ამ ვერსიას სტანდარტული ეწოდება. სავსებით ბუნებრივია კითხვა, შეიძლება თუ არა გამოყენებული იქნას ფრაქტალის ცვლილებები ამ კუთხის სხვა მნიშვნელობებთან. ვინიმ შესთავაზა განიხილოს კუთხე საწყისი სამკუთხედის ბაზაზე, როგორც ანტენის დიზაინის დამახასიათებელი პარამეტრი. ამ კუთხის შეცვლით შესაძლებელია სხვადასხვა განზომილების მსგავსი რეკურსიული მრუდების მიღება (სურათი 13). მრუდები ინარჩუნებენ თვითმსგავსების თვისებას, მაგრამ შედეგად მიღებული ხაზის სიგრძე შეიძლება იყოს განსხვავებული, რაც გავლენას ახდენს ანტენის მახასიათებლებზე. ვინოი იყო პირველი, ვინც გამოიკვლია კორელაცია ანტენის თვისებებსა და განზოგადებული კოხ ფრაქტალი D განზომილებას შორის, რომელიც ზოგად შემთხვევაში განისაზღვრება დამოკიდებულებით.

(1)

ნაჩვენებია, რომ კუთხის მატებასთან ერთად, u ასევე იზრდება ფრაქტალური განზომილება და უახლოვდება 2-ს u > 90° რეკურსიული ობიექტებისთვის.

სურათი 13 - კოხის მრუდის აგება კუთხით და ა) 30° და ბ) 70° სამკუთხედის ძირში ფრაქტალის გენერატორში

განზომილების მატებასთან ერთად, გატეხილი ხაზის მთლიანი სიგრძე ასევე იზრდება არაწრფივად, რაც განისაზღვრება მიმართებით:

(2)

სადაც L0 არის წრფივი დიპოლის სიგრძე, რომლის ბოლოებს შორის მანძილი იგივეა, რაც კოხის გატეხილი ხაზის, n არის გამეორების რიცხვი. მეექვსე გამეორებისას u = 60°-დან u = 80°-ზე გადასვლა შესაძლებელს ხდის პრეფრაქტალის მთლიანი სიგრძის ოთხჯერ გაზრდას. როგორც თქვენ შეიძლება მოელოდეთ, არსებობს პირდაპირი კავშირი რეკურსიულ განზომილებასა და ანტენის თვისებებს შორის, როგორიცაა პირველადი რეზონანსული სიხშირე, შიდა რეზონანსული წინააღმდეგობა და მრავალ დიაპაზონის შესრულება. კომპიუტერული გამოთვლების საფუძველზე ვინოიმ მიიღო Koch-ის დიპოლის fk პირველი რეზონანსული სიხშირის დამოკიდებულება პრეფრაქტალის D განზომილებაზე, გამეორების რიცხვზე n და იგივე სიმაღლის მართკუთხა დიპოლის fD სიხშირეზე, როგორც კოხი. გატეხილი ხაზი (უკიდურეს წერტილებში):

(3)

სურათი 14 - ელექტრომაგნიტური ტალღის "გაჟონვის" ეფექტი

ზოგად შემთხვევაში, კოხის დიპოლის შიდა წინააღმდეგობისთვის პირველ რეზონანსულ სიხშირეზე, შემდეგი მიახლოებითი მიმართება მართალია:

(4)

სადაც R0 არის წრფივი დიპოლის შიდა წინაღობა (D=1), რომელიც ამ შემთხვევაში უდრის 72 Ohm-ს. გამონათქვამები (3) და (4) შეიძლება გამოყენებულ იქნას ანტენის გეომეტრიული პარამეტრების დასადგენად რეზონანსული სიხშირის და შიდა წინააღმდეგობის საჭირო მნიშვნელობებით. კოხის დიპოლის მრავალზოლიანი თვისებები ასევე ძალიან მგრძნობიარეა u კუთხის მნიშვნელობის მიმართ. რეზონანსული სიხშირეების მნიშვნელობების მატებასთან ერთად უახლოვდება ერთმანეთს და, შესაბამისად, მათი რიცხვი იზრდება მოცემულ სპექტრულ დიაპაზონში (სურათი 15). ამავდროულად, რაც უფრო მაღალია გამეორების რიცხვი, მით უფრო ძლიერია ეს კონვერგენცია.

სურათი 15 - რეზონანსულ სიხშირეებს შორის ინტერვალის შევიწროების ეფექტი

კოხის დიპოლის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ასპექტი შეისწავლეს პენსილვანიის სახელმწიფო უნივერსიტეტში - მისი ელექტრომომარაგების ასიმეტრიის გავლენა იმაზე, თუ რამდენად უახლოვდება ანტენის შიდა წინააღმდეგობა 50 ომს. ხაზოვან დიპოლებში საკვების წერტილი ხშირად ასიმეტრიულად მდებარეობს. იგივე მიდგომა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფრაქტალური ანტენისთვის კოხის მრუდის სახით, რომლის შიდა წინააღმდეგობა სტანდარტულ მნიშვნელობებზე ნაკლებია. ასე რომ, მესამე გამეორებაში, სტანდარტული კოხის დიპოლის შიდა წინააღმდეგობა (u = 60 °) დანაკარგების გათვალისწინების გარეშე, როდესაც მიმწოდებელი ცენტრში არის დაკავშირებული, არის 28 ohms. მიმწოდებლის ანტენის ერთ-ერთ ბოლოზე გადატანისას, შეგიძლიათ მიიღოთ წინააღმდეგობა 50 ohms.

კოხის გატეხილი ხაზის ყველა კონფიგურაცია, რომელიც აქამდე იყო განხილული, სინთეზირებულია რეკურსიულად. თუმცა, ვინას თქმით, თუ ეს წესი ირღვევა, კერძოდ, სხვადასხვა კუთხით დაყენებით და? ყოველი ახალი გამეორებისას, ანტენის თვისებები შეიძლება შეიცვალოს უფრო დიდი მოქნილობით. მსგავსების შესანარჩუნებლად, მიზანშეწონილია აირჩიოთ ჩვეულებრივი სქემა u კუთხის შეცვლისთვის. მაგალითად, შეცვალოთ იგი წრფივი კანონის მიხედვით და n \u003d და n-1 - Di n, სადაც n არის გამეორების რიცხვი, Di? - კუთხის ზრდა სამკუთხედის ბაზაზე. გატეხილი ხაზის აგების ამ პრინციპის ვარიანტია კუთხეების შემდეგი თანმიმდევრობა: u1 = 20° პირველი გამეორებისთვის, u2 = 10° მეორესთვის და ა.შ. ვიბრატორის კონფიგურაცია ამ შემთხვევაში არ იქნება მკაცრად რეკურსიული, თუმცა, ერთ გამეორებაში სინთეზირებულ მის ყველა სეგმენტს ექნება იგივე ზომა და ფორმა. აქედან გამომდინარე, ასეთი ჰიბრიდული გატეხილი ხაზის გეომეტრია აღიქმება როგორც საკუთარი თავის მსგავსი. მცირე რაოდენობის გამეორებით, Di?-ს უარყოფით ნამატთან ერთად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას n კუთხის კვადრატული ან სხვა არაწრფივი ცვლილება.

განხილული მიდგომა შესაძლებელს ხდის ანტენის რეზონანსული სიხშირეების განაწილებას და მისი შიდა წინააღმდეგობის მნიშვნელობების დაყენებას. ამასთან, კუთხეების მნიშვნელობების შეცვლის თანმიმდევრობის გადაკეთება და გამეორება არ იძლევა ეკვივალენტურ შედეგს. ერთი და იგივე პოლიწრიული სიმაღლისთვის, ერთი და იგივე კუთხის სხვადასხვა კომბინაციები, მაგალითად, u1 = 20°, u2 = 60° და u1 = 60°, u2 = 20° (სურათი 16), იძლევა იგივე გაშლილ პრეფრაქტალურ სიგრძეს. მაგრამ, მოლოდინის საწინააღმდეგოდ, პარამეტრების სრული დამთხვევა არ იძლევა რეზონანსული სიხშირეების იდენტურობას და ანტენების მრავალზოლიანი თვისებების იდენტურობას. მიზეზი არის პოლიხაზოვანი სეგმენტების შიდა წინაღობის ცვლილება, ე.ი. მთავარ როლს ასრულებს დირიჟორის კონფიგურაცია და არა მისი ზომა.

სურათი 16 - მეორე გამეორების განზოგადებული კოხის პრეფრაქტალები უარყოფითი ნაზრდით Dq (a), დადებითი ნაზრდით Dq (b) და მესამე გამეორება უარყოფითი ნაზრდით Dq = 40°, 30°, 20° (c)

4. ფრაქტალური ანტენების მაგალითები

4.1 ანტენების მიმოხილვა

ანტენის თემები ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული და მნიშვნელოვანი ინტერესია ინფორმაციის გადაცემის თანამედროვე თეორიაში. სამეცნიერო განვითარების ამ კონკრეტული სფეროს განვითარების ასეთი სურვილი ასოცირდება თანამედროვე ტექნოლოგიურ სამყაროში ინფორმაციის გადაცემის სიჩქარისა და მეთოდების მუდმივად მზარდ მოთხოვნებთან. ყოველდღე, ერთმანეთთან ურთიერთობისას, ჩვენ გადავცემთ ინფორმაციას ჩვენთვის ისეთი ბუნებრივი გზით - ჰაერით. ზუსტად ანალოგიურად, მეცნიერებს გაუჩნდათ იდეა, ესწავლებინათ კომუნიკაცია და მრავალი კომპიუტერული ქსელი.

შედეგი იყო ამ სფეროში ახალი მოვლენების გაჩენა, მათი დამტკიცება კომპიუტერული აღჭურვილობის ბაზარზე და მოგვიანებით ინფორმაციის უსადენო გადაცემის სტანდარტების მიღება. დღემდე, გადაცემის ტექნოლოგიები, როგორიცაა BlueTooth, WiFi, უკვე დამტკიცებულია და ზოგადად მიღებულია. მაგრამ განვითარება აქ არ ჩერდება და ვერ ჩერდება, არის ახალი მოთხოვნები, ბაზრის ახალი სურვილები.

გადაცემის სიჩქარე, რომელიც საოცრად სწრაფია ტექნოლოგიების განვითარების დროს, დღეს აღარ აკმაყოფილებს ამ განვითარების მომხმარებელთა მოთხოვნებს და სურვილებს. რამდენიმე წამყვანმა განვითარების ცენტრმა დაიწყო ახალი WiMAX პროექტი სიჩქარის გასაუმჯობესებლად, რომელიც ეფუძნება არხის გაფართოებას უკვე არსებულ WiFi სტანდარტში. რა ადგილს იკავებს ამ ყველაფერში ანტენის თემა?

გადამცემი არხის გაფართოების პრობლემა ნაწილობრივ შეიძლება მოგვარდეს უკვე არსებულიზე მეტი შეკუმშვის შემოღებით. ფრაქტალური ანტენების გამოყენება ამ პრობლემის უფრო ხარისხიანად და ეფექტურად გადაჭრის საშუალებას მოგცემთ. ამის მიზეზი ის არის, რომ ფრაქტალ ანტენებს და მათზე დაფუძნებულ სიხშირეზე შერჩეულ ზედაპირებს და მოცულობებს აქვთ უნიკალური ელექტროდინამიკური მახასიათებლები, კერძოდ: ფართოზოლოვანი, გამტარუნარიანობა სიხშირის დიაპაზონში და ა.შ.

4.1.1 კეილის ხის აგება

კეილის ხე ფრაქტალის ნაკრების ერთ-ერთი კლასიკური მაგალითია. მისი ნულოვანი გამეორება არის მხოლოდ l მოცემული სიგრძის ხაზის სეგმენტი. პირველი და ყოველი მომდევნო კენტი გამეორება არის ორი სეგმენტი ზუსტად იგივე სიგრძით l, როგორც წინა გამეორება, განლაგებულია წინა გამეორების სეგმენტზე პერპენდიკულურად ისე, რომ მისი ბოლოები დაკავშირებულია სეგმენტების შუათან.

ფრაქტალის მეორე და ყოველი მომდევნო ლუწი გამეორება არის ორი სეგმენტი l/2 წინა გამეორების სიგრძის ნახევარი, რომელიც მდებარეობს, როგორც ადრე, წინა გამეორების პერპენდიკულარულად.

კეილის ხის აგების შედეგები ნაჩვენებია სურათზე 17. ანტენის საერთო სიმაღლეა 15/8ლ, ხოლო სიგანე 7/4ლ.

სურათი 17 - კეილის ხის მშენებლობა

ანტენის ტიპის "Cayley Tree"-ს გამოთვლები და ანალიზი ჩატარდა მე-6 რიგის კეილის ხის სახით ფრაქტალის ანტენის თეორიული გამოთვლები. ამ პრაქტიკული პრობლემის გადასაჭრელად გამოიყენეს საკმაოდ მძლავრი ინსტრუმენტი გამტარ ელემენტების ელექტროდინამიკური თვისებების მკაცრი გაანგარიშებისთვის - EDEM პროგრამა. ამ პროგრამის ძლიერი ხელსაწყოები და მოსახერხებელი ინტერფეისი მას შეუცვლელს ხდის ამ დონის გამოთვლებისთვის.

ავტორებს დავალება შეექმნათ ანტენის შექმნა, სიგნალის მიღებისა და გადაცემის რეზონანსული სიხშირის თეორიული მნიშვნელობების შეფასება და პრობლემის წარმოდგენა EDEM პროგრამის ენის ინტერფეისში. კეილის ხეზე დაფუძნებული ფრაქტალური ანტენა ნაჩვენებია სურათზე 18.

შემდეგ თვითმფრინავის ელექტრომაგნიტური ტალღა მიმართული იყო შემუშავებულ ფრაქტალ ანტენაზე და პროგრამამ გამოითვალა ველის გავრცელება ანტენამდე და მის შემდეგ, გამოითვალა ფრაქტალური ანტენის ელექტროდინამიკური მახასიათებლები.

Cayley Tree ფრაქტალური ანტენის ავტორების მიერ ჩატარებული გამოთვლების შედეგებმა შესაძლებელი გახადა შემდეგი დასკვნების გამოტანა. ნაჩვენებია, რომ რეზონანსული სიხშირეების სერია მეორდება წინა სიხშირისგან დაახლოებით ორმაგი მნიშვნელობით. განისაზღვრა დენის განაწილება ანტენის ზედაპირზე. გამოკვლეულია როგორც მთლიანი გადაცემის, ასევე ელექტრომაგნიტური ველის მთლიანი ასახვის სფეროები.

სურათი 18 - მე-6 რიგის კეილის ხე

4 .1.2 მულტიმედიური ანტენა

მინიატურიზაცია პლანეტას ნახტომებით და საზღვრებით ფარავს. ლობიოს მარცვლის ზომის კომპიუტერების გამოჩენა შორს არ არის, მაგრამ ამ დროისთვის Fractus ჩვენს ყურადღებას ამახვილებს ანტენაზე, რომლის ზომები უფრო მცირეა ვიდრე ბრინჯის მარცვალი (სურათი 19).

სურათი 19 - ფრაქტალური ანტენა

სიახლე, სახელწოდებით Micro Reach Xtend, მუშაობს 2,4 გჰც სიხშირეზე და მხარს უჭერს Wi-Fi და Bluetooth უკაბელო ტექნოლოგიებს, ასევე ზოგიერთ სხვა ნაკლებად პოპულარულ სტანდარტს. მოწყობილობა დაფუძნებულია დაპატენტებულ ფრაქტალური ანტენის ტექნოლოგიაზე და მისი ფართობი არის მხოლოდ 3,7 x 2 მმ. დეველოპერების თქმით, პაწაწინა ანტენა შეამცირებს მულტიმედიური პროდუქტების ზომას, რომლებშიც ის გამოიყენებს მის გამოყენებას უახლოეს მომავალში, ან შეაგროვებს მეტ ფუნქციას ერთ მოწყობილობაში.

სატელევიზიო სადგურები გადასცემენ სიგნალებს 50-900 MHz დიაპაზონში, რომლებიც დამაჯერებლად მიიღება გადამცემი ანტენიდან მრავალი კილომეტრის მანძილზე. ცნობილია, რომ უფრო მაღალი სიხშირის რხევები გადის შენობებსა და სხვადასხვა დაბრკოლებებზე უარესი, ვიდრე დაბალი სიხშირის, რომლებიც უბრალოდ მიდიან მათ გარშემო. მაშასადამე, Wi-Fi ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება ჩვეულებრივ უკაბელო საკომუნიკაციო სისტემებში და მუშაობს 2,4 გჰც-ზე ზევით სიხშირეზე, უზრუნველყოფს სიგნალის მიღებას მხოლოდ არაუმეტეს 100 მ მანძილზე. ასეთი უსამართლობა მოწინავე Wi-Fi ტექნოლოგიის მიმართ, რა თქმა უნდა, მალე დასრულდება. ტელევიზიის მომხმარებლებისთვის ზიანის მიყენების გარეშე. სამომავლოდ Wi-Fi ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული მოწყობილობები იმუშავებს აქტიურ სატელევიზიო არხებს შორის სიხშირეებზე, რითაც გაზრდის საიმედო მიღების დიაპაზონს. იმისათვის, რომ ხელი არ შეუშალოს ტელევიზორის მუშაობას, თითოეული Wi-Fi სისტემა (გადამცემი და მიმღები) მუდმივად სკანირებს ახლომდებარე სიხშირეებს, თავიდან აიცილებს შეჯახებას ჰაერში. უფრო ფართო სიხშირის დიაპაზონზე გადასვლისას საჭირო ხდება ანტენის არსებობა, რომელიც თანაბრად კარგად მიიღებს როგორც მაღალი, ისე დაბალი სიხშირის სიგნალებს. ჩვეულებრივი მათრახის ანტენები არ აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნებს, რადგან. ისინი შერჩევით იღებენ გარკვეული ტალღის სიხშირის სიხშირეს მათი სიგრძის შესაბამისად. ფართო სიხშირის დიაპაზონში სიგნალების მისაღებად შესაფერისი ანტენა გახდა ეგრეთ წოდებული ფრაქტალის ანტენა, რომელსაც აქვს ფრაქტალის ფორმა - სტრუქტურა, რომელიც ერთნაირად გამოიყურება, რაც არ უნდა გადიდებულად შევხედოთ მას. ფრაქტალური ანტენა იქცევა ისე, როგორც მრავალი სხვადასხვა სიგრძის ქინძისთავის ანტენის სტრუქტურა, რომლებიც ერთმანეთთან გადაბმული იქნება.

4.1.3 "გატეხილი" ანტენა

ამერიკელმა ინჟინერმა ნათან კოენმა ათი წლის წინ გადაწყვიტა სამოყვარულო რადიოსადგურის სახლში შეკრება, მაგრამ მოულოდნელ სირთულეს წააწყდა. მისი ბინა ბოსტონის ცენტრში იყო და ქალაქის ოფიციალური პირები კატეგორიულად კრძალავდნენ შენობის გარეთ ანტენის განთავსებას. გამოსავალი იპოვეს მოულოდნელად, რადიომოყვარულის მთელი შემდგომი ცხოვრება გადატრიალდა.

ტრადიციული ფორმის ანტენის გაკეთების ნაცვლად, კოენმა აიღო ალუმინის ფოლგის ნაჭერი და დაჭრა მათემატიკური ობიექტის ფორმაში, რომელიც ცნობილია როგორც კოხის მრუდი. ეს მრუდი, რომელიც აღმოაჩინა გერმანელმა მათემატიკოსმა ჰელგა ფონ კოხმა 1904 წელს, არის ფრაქტალი, გატეხილი ხაზი, რომელიც ჰგავს უსასრულოდ კლებადი სამკუთხედების სერიას, რომლებიც ერთმანეთისგან იზრდება, როგორც მრავალსაფეხურიანი ჩინური პაგოდის სახურავი. ყველა ფრაქტალის მსგავსად, ეს მრუდი არის "თვითმსგავსი", ანუ ნებისმიერ, ყველაზე პატარა სეგმენტზე, მას აქვს იგივე ფორმა, მეორდება. ასეთი მრუდები აგებულია მარტივი ოპერაციის დაუსრულებლად გამეორებით. ხაზი დაყოფილია თანაბარ სეგმენტებად და თითოეულზე კეთდება მოსახვევი სამკუთხედის (ფონ კოხის მეთოდი) ან კვადრატის სახით (ჰერმან მინკოვსკის მეთოდი). შემდეგ, მიღებული ფიგურის ყველა მხარეს, თავის მხრივ, მსგავსი კვადრატები ან სამკუთხედები მოხრილია, მაგრამ უფრო მცირე ზომის. კონსტრუქციის უსასრულობამდე გაგრძელებით, შეგიძლიათ მიიღოთ მრუდი, რომელიც „გატეხილია“ თითოეულ წერტილში (სურათი 20).

სურათი 20 - კოხის და მინკოვსკის მრუდის აგება

კოხის მრუდის აგება - ერთ-ერთი პირველი ფრაქტალური ობიექტი. უსასრულო ხაზზე გამოიყოფა l სიგრძის სეგმენტები. თითოეული სეგმენტი დაყოფილია სამ თანაბარ ნაწილად, ხოლო შუაზე აგებულია ტოლგვერდა სამკუთხედი გვერდითი l / 3. შემდგომი პროცესი მეორდება: სამკუთხედები გვერდებით l/9 აგებულია l/3 სეგმენტებზე, სამკუთხედები გვერდებით l/27 და ა.შ. ამ მრუდს აქვს თვითმსგავსება, ანუ მასშტაბის უცვლელობა: მისი თითოეული ელემენტი იმეორებს მრუდს შემცირებული ფორმით.

მინკოვსკის ფრაქტალი აგებულია კოხის მრუდის მსგავსად და აქვს იგივე თვისებები. როდესაც ის აგებულია, სამკუთხედების სისტემის ნაცვლად, მეანდერები აგებულია სწორ ხაზზე - უსასრულოდ კლებადი ზომის „მართკუთხა ტალღები“.

კოხის მრუდის აგებით, კოენი შემოიფარგლა მხოლოდ ორი ან სამი ნაბიჯით. შემდეგ ფიგურა პატარა ფურცელზე გააკრა, მიმღებზე მიამაგრა და გაკვირვებულმა აღმოაჩინა, რომ ჩვეულებრივი ანტენების მსგავსად მუშაობს. როგორც მოგვიანებით გაირკვა, მისი გამოგონება გახდა ფუნდამენტურად ახალი ტიპის ანტენის წინაპარი, რომელიც ახლა მასობრივად არის წარმოებული.

ეს ანტენები ძალიან კომპაქტურია: მობილური ტელეფონისთვის ჩაშენებულ ფრაქტალურ ანტენას აქვს ჩვეულებრივი სლაიდის ზომა (24 x 36 მმ). გარდა ამისა, ისინი მუშაობენ სიხშირის ფართო დიაპაზონში. ეს ყველაფერი ექსპერიმენტულად იქნა აღმოჩენილი; ფრაქტალური ანტენების თეორია ჯერ არ არსებობს.

მინკოვსკის ალგორითმის მიხედვით თანმიმდევრული ნაბიჯების სერიით გაკეთებული ფრაქტალის ანტენის პარამეტრები ძალიან საინტერესოდ იცვლება. თუ მართკუთხა ანტენა მოხრილია "კვადრატული ტალღის" - მეანდრის სახით, მისი მოგება გაიზრდება. ანტენის მომატების ყველა შემდგომი მეანდერი არ იცვლება, მაგრამ მის მიერ მიღებული სიხშირეების დიაპაზონი ფართოვდება და თავად ანტენა ბევრად უფრო კომპაქტური ხდება. მართალია, მხოლოდ პირველი ხუთი ან ექვსი ნაბიჯია ეფექტური: დირიჟორის შემდგომი მოსახვევისთვის მოგიწევთ მისი დიამეტრის შემცირება და ეს გაზრდის ანტენის წინააღმდეგობას და გამოიწვევს მოგების დაკარგვას.

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგი თავს აწუხებს თეორიულ პრობლემებზე, ზოგიც აქტიურად ახორციელებს გამოგონებას პრაქტიკაში. ნათან კოენის, ახლა ბოსტონის უნივერსიტეტის პროფესორის და Fractal Antenna Systems-ის მთავარი ტექნიკური ინსპექტორის თქმით, „რამდენიმე წელიწადში ფრაქტალური ანტენები გახდება ფიჭური და უკაბელო ტელეფონების და მრავალი სხვა უკაბელო მოწყობილობის განუყოფელი ნაწილი“.

ანტენის მასივის ფრაქტალი

4.2 ფრაქტალური ანტენების გამოყენება

ანტენის მრავალ დიზაინს შორის, რომლებიც დღეს გამოიყენება კომუნიკაციებში, ანტენების ტიპი სტატიის სათაურში შედარებით ახალია და ძირეულად განსხვავდება ცნობილი გადაწყვეტილებებისგან. პირველი პუბლიკაციები, რომლებიც ითვალისწინებდნენ ფრაქტალური სტრუქტურების ელექტროდინამიკას, გაჩნდა ჯერ კიდევ 1980-იან წლებში. ანტენის ტექნოლოგიაში ფრაქტალური მიმართულების პრაქტიკული გამოყენების დასაწყისი 10 წელზე მეტი ხნის წინ წამოიწყო ამერიკელმა ინჟინერმა ნათან კოენმა, ახლა ბოაონის უნივერსიტეტის პროფესორი და Fractal Antenna Systems-ის მთავარი ტექნიკური ინსპექტორი. ბოსტონის ცენტრში მცხოვრებმა, ქალაქის მთავრობის მიერ გარე ანტენების დაყენების აკრძალვის თავიდან ასაცილებლად, მან გადაწყვიტა სამოყვარულო რადიოსადგურის ანტენის შენიღბვა, როგორც დეკორატიული ფიგურა, რომელიც დამზადებულია ალუმინის ფოლგისგან. საფუძვლად მან აიღო გეომეტრიაში კარგად ცნობილი კოხის მრუდი (სურათი 20), რომელიც 1904 წელს აღწერა შვედმა მათემატიკოსმა ნილს ფაბიან ჰელგე ფონ კოხმა (1870-1924).

მსგავსი დოკუმენტები

გადამცემი ანტენების მოქმედების კონცეფცია და პრინციპი და მათი გამოსხივების ნიმუშები. ფრაქტალური ანტენების ზომებისა და რეზონანსული სიხშირეების გაანგარიშება. დაბეჭდილი მიკროზოლის ანტენის დიზაინი კოხის ფრაქტალისა და 10 მავთულის ტიპის ანტენის განლაგების საფუძველზე.

ნაშრომი, დამატებულია 02/02/2015


ფრაქტალური ანტენების განვითარება. ფრაქტალური ანტენის აგების მეთოდები და მუშაობის პრინციპი. პეანოს მრუდის აგება. ფრაქტალური მართკუთხა გატეხილი ანტენის ფორმირება. ორზოლიანი ანტენის მასივი. ფრაქტალური სიხშირის შერჩევითი ზედაპირები.

ნაშრომი, დამატებულია 26/06/2015


აქტიური ფაზური ანტენის მასივების მოდულის სტრუქტურული დიაგრამა. ანტენის კიდეზე აგზნების შედარებით შემცირების გაანგარიშება. ფაზური ანტენის მასივების მიღების ენერგეტიკული პოტენციალი. სხივის გასწორების სიზუსტე. ემიტერის შერჩევა და გაანგარიშება.

ნაშრომი, დამატებულია 11/08/2014


შპს „ანტენ-სერვისის“ საქმიანობის გაცნობა: მიწისზედა და სატელიტური ანტენის სისტემების მონტაჟი და გაშვება, სატელეკომუნიკაციო ქსელების დიზაინი. სატელიტური ანტენების ძირითადი თვისებებისა და ფარგლების ზოგადი მახასიათებლები.

დისერტაცია, დამატებულია 18/05/2014


ფიჭური საკომუნიკაციო სისტემების ანტენების ტიპები და კლასიფიკაცია. KP9-900 ანტენის ტექნიკური მახასიათებლები. ანტენის ეფექტურობის ძირითადი დაკარგვა მოწყობილობის ოპერაციულ მდგომარეობაში. ფიჭური საკომუნიკაციო სისტემებისთვის ანტენების გაანგარიშების მეთოდები. MMANA ანტენის მოდელიერის მახასიათებლები.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 17.10.2014


მიკროტალღური მოწყობილობების ტიპები ანტენის მასივების განაწილების გზების სქემებში. მიკროტალღური მოწყობილობების დიზაინი დაშლის მეთოდის საფუძველზე. მუშაობა პროგრამით "Model-C" მრავალელემენტიანი მიკროტალღური მოწყობილობების სინთეზის ავტომატური და პარამეტრული ტიპებისთვის.

საკონტროლო სამუშაო, დამატებულია 15/10/2011


ანტენების თეორიის ძირითადი ამოცანები და ამ მოწყობილობის მახასიათებლები. მაქსველის განტოლებები. ელექტრული დიპოლური ველი შეუზღუდავ სივრცეში. ვიბრატორისა და დიაფრაგმის ანტენების გამორჩეული მახასიათებლები. ბადეების ამპლიტუდის კონტროლის გზები.

სახელმძღვანელო, დამატებულია 04/27/2013


ხაზოვანი მასივი ცილინდრული ხვეული ანტენით, როგორც რადიატორი. ანტენის მასივების გამოყენება ანტენის ხარისხის უზრუნველსაყოფად. ვერტიკალურ სიბრტყეში სკანირების ანტენის მასივის დიზაინი. ერთი ემიტერის გაანგარიშება.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 28/11/2010


ეფექტური ანტენების შექმნის მეთოდები. ხაზოვანი ანტენის მასივი. ოპტიმალური სამგზავრო ტალღის ანტენა. მიმართულების მოქმედების კოეფიციენტი. ბრტყელი ანტენის მასივები. რადიაციული ელემენტის შეყვანის წინაღობა. არათანაბარი მანძილის გისოსების თავისებურება და გამოყენება.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 14/08/2015


ანტენების გამოყენება როგორც ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივებისთვის, ასევე მიღებისთვის. სხვადასხვა ანტენების მრავალფეროვნების არსებობა. დიელექტრიკული ღეროების ანტენების ხაზოვანი მასივის დიზაინი, რომელიც აწყობილია წნელოვანი დიელექტრიკული ანტენებისგან.

UDC 621.396

ფრაქტალური ულტრა ფართოზოლოვანი ანტენა წრიულ მონოპოლზე დაფუძნებული

გ.ი.აბდრახმანოვა

უფას სახელმწიფო საავიაციო ტექნიკური უნივერსიტეტი,

ტრენტოს სწავლის უნივერსიტეტი

Ანოტაცია.სტატიაში განხილულია ფრაქტალ ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ულტრა ფართოზოლოვანი ანტენის დიზაინის პრობლემა. წარმოდგენილია რადიაციული მახასიათებლების ცვლილების შესწავლის შედეგები მასშტაბის ფაქტორის მნიშვნელობიდან გამომდინარე.და გამეორების დონე. განხორციელდა ანტენის გეომეტრიის პარამეტრული ოპტიმიზაცია ასახვის კოეფიციენტის მოთხოვნებთან შესაბამისობის მიზნით. განვითარებული ანტენის ზომებია 34 × 28 მმ 2, ხოლო სამუშაო სიხშირის დიაპაზონი არის 3.09 ÷ 15 გჰც.

საკვანძო სიტყვები:ულტრაფართოზოლიანი რადიოკავშირი, ფრაქტალი ტექნოლოგია, ანტენები, ასახვის კოეფიციენტი.

Აბსტრაქტული:ახალი ულტრა ფართოზოლოვანი ანტენის შემუშავება ფრაქტალური ტექნოლოგიის საფუძველზე აღწერილია ნაშრომში. წარმოდგენილია კვლევის შედეგები რადიაციული მახასიათებლების ცვლილებებზე, რაც დამოკიდებულია მასშტაბის ფაქტორის სიდიდეზე და გამეორების დონეზე. გამოყენებული იქნა ანტენის გეომეტრიის პარამეტრული ოპტიმიზაცია ასახვის კოეფიციენტის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. განვითარებული ანტენის ზომაა 28 × 34 მმ 2, ხოლო გამტარუნარიანობა 3.09 ÷ 15 გჰც.

საკვანძო სიტყვები:ულტრაფართოზოლიანი რადიოკავშირი, ფრაქტალი ტექნოლოგია, ანტენები, ასახვის კოეფიციენტი.

1. შესავალი

დღეს, ულტრა ფართოზოლოვანი (UWB) საკომუნიკაციო სისტემები დიდ ინტერესს იწვევს სატელეკომუნიკაციო აღჭურვილობის დეველოპერებისთვის და მწარმოებლებისთვის, რადგან ისინი იძლევიან მონაცემთა უზარმაზარი ნაკადების გადაცემას დიდი სიჩქარით ულტრა ფართო სიხშირის დიაპაზონში ლიცენზიის გარეშე. გადაცემული სიგნალების მახასიათებლები გულისხმობს მძლავრი გამაძლიერებლების და რთული სიგნალის დამუშავების კომპონენტების არარსებობას, როგორც მიმღებ-გადამცემი კომპლექსების შემადგენლობაში, მაგრამ ზღუდავს დიაპაზონს (5-10 მ).

შესაბამისი ელემენტის ბაზის ნაკლებობა, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად იმუშაოს ულტრამოკლე იმპულსებით, ხელს უშლის UWB ტექნოლოგიის მასობრივ დანერგვას.

გადამცემის ანტენა არის ერთ-ერთი მთავარი ელემენტი, რომელიც გავლენას ახდენს სიგნალის გადაცემის / მიღების ხარისხზე. UWB მოწყობილობების ანტენის ტექნოლოგიის დიზაინის სფეროში პატენტებისა და კვლევის ძირითადი მიმართულებაა მინიატურიზაცია და წარმოების ხარჯების შემცირება საჭირო სიხშირისა და ენერგეტიკული მახასიათებლების უზრუნველსაყოფად, ასევე ახალი ფორმებისა და სტრუქტურების გამოყენება.

ამრიგად, ანტენის გეომეტრია აგებულია სლაინის საფუძველზე, მართკუთხა U- ფორმის სლოტით ცენტრში, რაც შესაძლებელს ხდის UWB ზოლში მუშაობას დაბლოკვის ფუნქციით. WLAN -ზოლი, ანტენის ზომები - 45,6 × 29 მმ 2. ასიმეტრიული E- ფორმის ფიგურა, რომლის ზომებია 28×10 მმ2, რომელიც მდებარეობს გამტარ სიბრტყესთან შედარებით 7 მმ სიმაღლეზე (50×50 მმ 2), არჩეულ იქნა რადიაციულ ელემენტად. წარმოდგენილია პლანშეტური მონოპოლური ანტენა (22×22 მმ 2), რომელიც შექმნილია მართკუთხა გამოსხივების ელემენტისა და კიბის რეზონანსული სტრუქტურის საფუძველზე უკანა მხარეს.

2 პრობლემის განცხადება

იმის გამო, რომ წრიულ სტრუქტურებს შეუძლიათ უზრუნველყონ საკმაოდ ფართო გამტარობა, გაამარტივონ დიზაინი, მცირე ზომა და შეამცირონ წარმოების ხარჯები, ეს ნაშრომი გვთავაზობს წრიულ მონოპოლზე დაფუძნებული UWB ანტენის შემუშავებას. საჭირო სამუშაო სიხშირის დიაპაზონი - 3,1 ÷ 10,6 გჰც -10 დბ ასახვის კოეფიციენტის დონეზე S 11, (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. საჭირო ნიღაბი რეფლექსისთვის S 11

მინიატურიზაციის მიზნით, ანტენის გეომეტრია განახლდება ფრაქტალის ტექნოლოგიის გამოყენებით, რაც შესაძლებელს გახდის გამოსხივების მახასიათებლების დამოკიდებულების შესწავლას მასშტაბის ფაქტორის მნიშვნელობაზე. δ და ფრაქტალის გამეორების დონე.

შემდეგი, შეიქმნა განვითარებული ფრაქტალური ანტენის ოპტიმიზაციის ამოცანა, რათა გაფართოვდეს ოპერაციული დიაპაზონი შემდეგი პარამეტრების შეცვლით: თანაპლენარული ტალღების ცენტრალური დირიჟორის (CPU) სიგრძე (HF), მიწის სიბრტყის სიგრძე (GZ). ) KV, მანძილი "GZ KV - რადიაციული ელემენტი (IE)".

ანტენის მოდელირება და რიცხვითი ექსპერიმენტები ტარდება გარემოში. CST მიკროტალღური სტუდია.

3 ანტენის გეომეტრიის შერჩევა

ძირითად ელემენტად არჩეულია წრიული მონოპოლი, რომლის ზომებია საჭირო დიაპაზონის ტალღის სიგრძის მეოთხედი:

სად ლ არარის ანტენის რადიაციული ელემენტის სიგრძე, CPU-ს გამოკლებით;ვ ლ- შეწყვეტის დაბალი სიხშირე,ვ ლ = ვ წთ uwb = 3.1 10 9 ჰც; თანარის სინათლის სიჩქარე, თან = 3 10 8 მ/წმ 2 .

ვიღებთ ლ არ= 24,19 მმ ≈ 24 მმ. იმის გათვალისწინებით, რომ წრე რადიუსითრ = ლ არ / 2 = 12 მმ, და ვივარაუდოთ, რომ ორიგინალური CPU სიგრძელფასევე თანაბარი რ, ვიღებთ ნულის გამეორებას (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. ანტენის ნულოვანი გამეორება

დიელექტრიკული სუბსტრატის სისქეცდა პარამეტრის მნიშვნელობებითεs = 3.38, ტგ δ = 0,0025 გამოიყენება როგორც ბაზა, რომლის წინა მხარეს არის განთავსებული IE, CPU და ROM . ამავე დროს, დისტანციებზე PZ-CPU" Z vდა "PZ-IE" ზ თ აღებულია 0,76 მმ-ის ტოლი. სიმულაციის პროცესში გამოყენებული სხვა პარამეტრების მნიშვნელობები წარმოდგენილია ცხრილში 1.

ცხრილი 1. ანტენის პარამეტრები ( δ = 2)

სახელი	აღწერა	ფორმულა	მნიშვნელობა
ლ ა	ანტენის სიგრძე	2 ∙ რ + ლფ	36 მმ
ვა	ანტენის სიგანე	2 ∙ რ	24 მმ
ლფ	CPU სიგრძე	r+ 0,1	12.1 მმ
ვ ფ	CPU სიგანე		1,66 მმ
ლგ	PZ სიგრძე	რ-ც	11,24 მმ
ლს	სუბსტრატის სიგრძე	ლ ა + გს	37 მმ
Ws	სარეზერვო სიგანე	ვა+ 2 ∙ გს	26 მმ
G s 1	სუბსტრატის ვერტიკალური უფსკრული		1 მმ
Gs 2	ჰორიზონტალური საყრდენი უფსკრული		1 მმ
თმ	ლითონის სისქე		0,035 მმ
ც	სუბსტრატის სისქე		0.76 მმ
რ	წრის რადიუსი 0-ე გამეორება		12 მმ
რ 1	1-ლი გამეორების წრის რადიუსი	რ /2	6 მმ
რ 2	წრის რადიუსი მე-2 გამეორება	რ 1 /2	3 მმ
რ 3	წრის რადიუსი 3 გამეორება	რ 2 /2	1.5 მმ
εs	დიელექტრიკული მუდმივი		3,38

ანტენა იკვებება თანაპლელარული ტალღის საშუალებით, რომელიც შედგება ცენტრალური გამტარისა და მიწის სიბრტყისგან. SMA -შემერთებელი და მის მიმართ პერპენდიკულარულად განლაგებული თანაპლენარული ტალღოვანი პორტი (ნახ. 3).

სად εeff არის ეფექტური ნებართვა:

კ – პირველი სახის სრული ელიფსური ინტეგრალი;

	(5)

ანტენის კონსტრუქციაში ფრაქტალურობა შედგება ელემენტების შეფუთვის სპეციალური გზით: ანტენის შემდგომი გამეორებები იქმნება წინა გამეორების ელემენტებში უფრო მცირე რადიუსის წრეების განთავსებით. ამ შემთხვევაში, მასშტაბის ფაქტორი δ განსაზღვრავს რამდენჯერ განსხვავდება მეზობელი გამეორებების ზომები. ეს პროცესი საქმისთვის δ = 2 ნაჩვენებია ნახ. 4.

ბრინჯი. 4. ანტენის პირველი, მეორე და მესამე გამეორება ( δ = 2)

ასე რომ, პირველი გამეორება მიიღება რადიუსის მქონე ორი წრის გამოკლებითრ 1 ორიგინალური ელემენტიდან. მეორე გამეორება იქმნება რადიუსით ნახევრად შემცირებული ლითონის წრეების განთავსებითრ 2 პირველი გამეორების თითოეულ წრეში. მესამე გამეორება პირველის მსგავსია, მაგრამ რადიუსი არისრ 3 . ნაშრომში განხილულია წრეების ვერტიკალური და ჰორიზონტალური განლაგება.

3.1 ელემენტების ჰორიზონტალური განლაგება

ასახვის კოეფიციენტის ცვლილების დინამიკა გამეორების დონის მიხედვით ნაჩვენებია ნახ. 5 ამისთვის δ = 2 და ნახ. 6 ამისთვის δ = 3. ყოველი ახალი შეკვეთა შეესაბამება ერთ დამატებით რეზონანსულ სიხშირეს. ამრიგად, ნულოვანი გამეორება განხილულ დიაპაზონში 0 ÷ 15 გჰც შეესაბამება 4 რეზონანსს, პირველ გამეორებას - 5 და ა.შ. ამ შემთხვევაში, მეორე გამეორებიდან დაწყებული, მახასიათებლების ქცევაში ცვლილებები ნაკლებად შესამჩნევი ხდება.

ბრინჯი. 5. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება გამეორების თანმიმდევრობაზე ( δ = 2)

მოდელირების არსი მდგომარეობს იმაში, რომ თითოეულ ეტაპზე, განხილული მახასიათებლებიდან შეირჩევა ის, რომელიც განისაზღვრება, როგორც ყველაზე პერსპექტიული. შედეგად, შემოღებულ იქნა შემდეგი წესი:

თუ ჭარბი (განსხვავება) დიაპაზონში, სადაც თაროები -10 დბ-ზე მეტია, მცირეა, მაშინ უნდა აირჩიოთ მახასიათებელი, რომელსაც აქვს ქვედა თარო ოპერაციულ დიაპაზონში (-10 დბ-ზე ქვემოთ), რადგან ოპტიმიზაციის შედეგად, პირველი აღმოიფხვრება, მეორე კი კიდევ უფრო დაბლა დაეცემა.

ბრინჯი. 6. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება გამეორების თანმიმდევრობაზე ( δ = 3)

მიღებული მონაცემების საფუძველზე და ამ წესის შესაბამისად δ = 2 შერჩეულია პირველი გამეორების შესაბამისი მრუდი δ = 3 - მეორე გამეორება.

შემდეგი, შემოთავაზებულია ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულების გამოკვლევა მასშტაბის ფაქტორის მნიშვნელობაზე. განიხილეთ ცვლილება δ 2 ÷ 6 დიაპაზონში 1 ნაბიჯით პირველი და მეორე გამეორების ფარგლებში (ნახ. 7, 8).

გრაფიკების საინტერესო ქცევა არის ის, რომ დაწყებული δ = 3, მახასიათებლები უფრო ბრტყელი და გლუვი ხდება, რეზონანსების რაოდენობა მუდმივი რჩება და ზრდა δ თან ახლავს ზრდა S 11 ლუწი დიაპაზონებში და კენტებში კლება.

ბრინჯი. 7. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება მასშტაბის ფაქტორზე პირველი გამეორებისთვის ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

ამ შემთხვევაში, ორივე გამეორებისთვის, მნიშვნელობა δ = 6.

ბრინჯი. 8. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება მასშტაბის ფაქტორზე მეორე გამეორებისთვის ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

δ = 6, ვინაიდან ახასიათებს ყველაზე დაბალი თაროები და ღრმა რეზონანსები (ნახ. 9).

ბრინჯი. 9. შედარება S 11

3.2 ელემენტების ვერტიკალური განლაგება

ასახვის კოეფიციენტის ცვლილების დინამიკა, რაც დამოკიდებულია წრეების ვერტიკალური მოწყობის შემთხვევაში, გამეორების დონეზე, ნაჩვენებია ნახ. 10 ამისთვის δ = 2 და ნახ. 11 ამისთვის δ = 3.

ბრინჯი. 10. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება გამეორების თანმიმდევრობაზე ( δ = 2)

მიღებული მონაცემების საფუძველზე და წესის შესაბამისად δ = 2 და δ = 3 არჩეულია მესამე გამეორების შესაბამისი მრუდი.

ბრინჯი. 11. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება გამეორების თანმიმდევრობაზე ( δ = 3)

ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულების გათვალისწინება მასშტაბის ფაქტორის მნიშვნელობაზე პირველი და მეორე გამეორების ფარგლებში (ნახ. 12, 13) ავლენს ოპტიმალურ მნიშვნელობას. δ = 6, როგორც ჰორიზონტალური მოწყობის შემთხვევაში.

ბრინჯი. 12. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება მასშტაბის ფაქტორზე პირველი გამეორებისთვის ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

ამ შემთხვევაში, ორივე გამეორებისთვის, მნიშვნელობა δ = 6, რომელიც ასევე წარმოადგენსნ-მრავალჯერადი ფრაქტალი და ამიტომ, ალბათ, უნდა აერთიანებდეს მახასიათებლებს δ = 2 და δ = 3.

ბრინჯი. 13. ასახვის კოეფიციენტის დამოკიდებულება მასშტაბის ფაქტორზე მეორე გამეორებისთვის ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

ამრიგად, ოთხი შედარებული ვარიანტიდან არჩეული იქნა მეორე გამეორების შესაბამისი მრუდი, δ = 6, როგორც წინა შემთხვევაში (ნახ. 14).

ბრინჯი. 14. შედარება S 11 განხილული ოთხი ანტენის გეომეტრიისთვის

3.3 შედარება

წინა ორ ქვეთავში მიღებული ვერტიკალური და ჰორიზონტალური გეომეტრიის საუკეთესო ვარიანტების გათვალისწინებით, არჩევანი კეთდება პირველზე (ნახ. 15), თუმცა ამ შემთხვევაში განსხვავება ამ ვარიანტებს შორის არც ისე დიდია. ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონი: 3.825÷4.242 GHz და 6.969÷13.2 GHz. გარდა ამისა, დიზაინი განახლდება, რათა შეიქმნას ანტენა, რომელიც მუშაობს მთელ UWB დიაპაზონში.

ბრინჯი. 15. შედარება S 11 საბოლოო ვარიანტის შესარჩევად

4 ოპტიმიზაცია

ეს ნაწილი განიხილავს ანტენის ოპტიმიზაციას კოეფიციენტის მნიშვნელობით ფრაქტალის მეორე გამეორების საფუძველზე δ = 6. ცვლადის პარამეტრები წარმოდგენილია ზე და მათი ცვლილებების დიაპაზონები მოცემულია ცხრილში 2.

ბრინჯი. 20. ანტენის გარეგნობა: ა) წინა მხარე; ბ) უკანა მხარე

ნახ. 20 აჩვენებს მახასიათებლებს, რომლებიც ასახავს ცვლილების დინამიკას S 11 ეტაპობრივად და ყოველი მომდევნო მოქმედების მართებულობის დადასტურება. ცხრილი 4 გვიჩვენებს რეზონანსულ და ათვლის სიხშირეებს, რომლებიც გამოიყენება ქვემოთ ზედაპირის დენებისა და გამოსხივების ნიმუშის გამოსათვლელად.

მაგიდა 3. გამოთვლილი ანტენის პარამეტრები

სახელი	საწყისი მნიშვნელობა, მმ	საბოლოო მნიშვნელობა, მმ
∆ ლფ
ზ თ	მაგიდა 13,133208
6,195	27,910472
8,85	21,613615
10,6	12,503542
12,87	47,745235

ანტენის ზედაპირის დენების განაწილება UWB დიაპაზონის რეზონანსულ და სასაზღვრო სიხშირეებზე ნაჩვენებია ნახ. 21, ხოლო რადიაციული ნიმუშები - ნახ. 22.

ა) 3,09 გჰც ბ) 3,6 გჰც

გ) 6,195 გჰც დ) 8,85 გჰც

ე) 10,6 გჰც ვ) 12,87 გჰც

ბრინჯი. 21. ზედაპირული დენების განაწილება

ა) ფ(φ ), θ = 0° ბ) ფ(φ ), θ = 90°

V) ფ(θ ), φ = 0° დ) ფ(θ ), φ = 90°

ბრინჯი. 22. რადიაციული ნიმუშები პოლარულ კოორდინატულ სისტემაში

5 დასკვნა

ეს ნაშრომი წარმოგიდგენთ UWB ანტენების დიზაინის ახალ მეთოდს, რომელიც დაფუძნებულია ფრაქტალის ტექნოლოგიის გამოყენებაზე. ეს პროცესი ორ ეტაპს მოიცავს. თავდაპირველად, ანტენის გეომეტრია განისაზღვრება შესაბამისი მასშტაბის ფაქტორისა და ფრაქტალის გამეორების დონის შერჩევით. შემდეგ, პარამეტრული ოპტიმიზაცია გამოიყენება მიღებულ ფორმაზე, ანტენის ძირითადი კომპონენტების ზომების გავლენის შესწავლის საფუძველზე, რადიაციის მახასიათებლებზე.

დადგენილია, რომ გამეორების რიგის მატებასთან ერთად იზრდება რეზონანსული სიხშირეების რაოდენობა, ხოლო მასშტაბის კოეფიციენტის ზრდა ერთი გამეორების ფარგლებში ხასიათდება ბრტყელი ქცევით. S 11 და რეზონანსების მუდმივობა (დაწყებული δ = 3).

განვითარებული ანტენა უზრუნველყოფს სიგნალების მაღალი ხარისხის მიღებას 3.09 ÷ 15 გჰც სიხშირის ზონაში. S 11 < -10 дБ. Помимо этого антенна характеризуется малыми размерами 34×28 мм 2 , а следовательно может быть успешно применена в СШП приложениях.

6 მადლიერება

კვლევა განხორციელდა ევროკავშირის გრანტის მხარდაჭერით. Erasmus Mundus Action 2”, ასევე A. G. I. მადლობა პროფ.პაოლო როკა სასარგებლო დისკუსიისთვის.

ლიტერატურა

1. ლ . ლიზი, გ.ოლივერი, პ.როკა, ა.მასა. პლასტური მონოპოლური UWB ანტენა UNII1/UNII2 WLAN ზოლის დახრილი მახასიათებლებით. პროგრესი ელექტრომაგნიტურ კვლევაში B, ტ. 25, 2010. - 277-292 გვ.

2. ჰ.მალეკპური, ს.ჯამ. ულტრაფართოზოლიანი მოკლე პატჩი ანტენები იკვებება დაკეცილი პაჩით მრავალ რეზონანსით. პროგრესი ელექტრომაგნიტურ კვლევაში B, ტ. 44, 2012. - 309-326 გვ.

3.რ.ა. სადეგზადენ-შეიხანი, მ.ნასერ-მოღადასი, ე.ბადიფალაჰ, ჰ.რუსტა, მ.ქატული, ბ.ს. ვირდეე. პლასტური მონოპოლური ანტენა, რომელიც იყენებს უკანა სიბრტყის კიბის ფორმის რეზონანსულ სტრუქტურას ულტრა ფართოზოლოვანი მუშაობისთვის. IET მიკროტალღები, ანტენები და გავრცელება, ტ. 4, ისს. 9, 2010. - 1327-1335 გვ.

4. კომისიის წესების მე-15 ნაწილის გადასინჯვა Ultra-Wideband Transmission Systems, ფედერალური კომუნიკაციების კომისია, FCC 02-48, 2002 წ. - 118 გვ.

პირველი, რაზეც მინდა დავწერო, არის მცირე შესავალი ფრაქტალ ანტენების ისტორიის, თეორიისა და გამოყენების შესახებ. ცოტა ხნის წინ აღმოაჩინეს ფრაქტალური ანტენები. ისინი პირველად გამოიგონა ნათან კოენმა 1988 წელს, შემდეგ მან გამოაქვეყნა კვლევა იმის შესახებ, თუ როგორ უნდა გაეკეთებინათ სატელევიზიო ანტენა მავთულისგან და დააპატენტა იგი 1995 წელს.

ფრაქტალ ანტენას აქვს რამდენიმე უნიკალური მახასიათებელი, როგორც წერია ვიკიპედიაში:

"ფრაქტალური ანტენა არის ანტენა, რომელიც იყენებს ფრაქტალს, თვითგანმეორებად დიზაინს მასალის სიგრძის ან პერიმეტრის გაზრდის მიზნით (შიდა უბნებზე ან გარე სტრუქტურაზე), რომელსაც შეუძლია მიიღოს ან გადასცეს ელექტრომაგნიტური სიგნალები მოცემული მთლიანი ზედაპირის ფართობზე ან მოცულობაში. ."

რას ნიშნავს ეს კონკრეტულად? კარგად, თქვენ უნდა იცოდეთ რა არის ფრაქტალი. ასევე ვიკიპედიიდან:

”ფრაქტალი, როგორც წესი, არის უხეში ან ფრაგმენტული გეომეტრიული ფორმა, რომელიც შეიძლება დაიყოს ნაწილებად, თითოეული ნაწილი მთლიანობის შემცირებული ზომის ასლია - თვისება, რომელსაც თვითმსგავსება ჰქვია.”

ამრიგად, ფრაქტალი არის გეომეტრიული ფორმა, რომელიც მეორდება ისევ და ისევ, ცალკეული ნაწილების ზომის მიუხედავად.

აღმოჩნდა, რომ ფრაქტალური ანტენები 20%-ით უფრო ეფექტურია, ვიდრე ჩვეულებრივი ანტენები. ეს შეიძლება სასარგებლო იყოს განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ გსურთ, რომ ტელევიზორის ანტენამ მიიღოს ციფრული ან მაღალი გარჩევადობის ვიდეო, გაზარდოს ფიჭური დიაპაზონი, Wi-Fi დიაპაზონი, FM ან AM რადიოს მიღება და ა.შ.

მობილური ტელეფონების უმეტესობას უკვე აქვს ფრაქტალური ანტენები. თქვენ შეიძლება შეამჩნიეთ ეს, რადგან მობილურ ტელეფონებს გარედან ანტენები აღარ აქვთ. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათ აქვთ ფრაქტალური ანტენები ჩასმული მიკროსქემის დაფაზე, რაც მათ საშუალებას აძლევს მიიღონ უკეთესი სიგნალი და აირჩიონ მეტი სიხშირე, როგორიცაა Bluetooth, ფიჭური და Wi-Fi ერთი ანტენიდან.

ვიკიპედია:

„ფრაქტალური ანტენის პასუხი მკვეთრად განსხვავდება ანტენის ტრადიციული დიზაინისგან იმით, რომ მას შეუძლია იმუშაოს კარგი შესრულებით სხვადასხვა სიხშირეზე ერთდროულად. სტანდარტული ანტენების სიხშირე უნდა შემცირდეს, რომ მხოლოდ ამ სიხშირის მიღება შეძლოს. ამიტომ, ფრაქტალური ანტენა, ჩვეულებრივისგან განსხვავებით, შესანიშნავი დიზაინია ფართოზოლოვანი და მრავალზოლიანი აპლიკაციებისთვის.

ხრიკი იმაში მდგომარეობს, რომ დააპროექტოთ თქვენი ფრაქტალური ანტენა, რათა რეზონანსი იყოს თქვენთვის სასურველ კონკრეტულ ცენტრალურ სიხშირეზე. ეს ნიშნავს, რომ ანტენა განსხვავებულად გამოიყურება იმისდა მიხედვით, თუ რისი მიღება გსურთ. ამისათვის თქვენ უნდა გამოიყენოთ მათემატიკა (ან ონლაინ კალკულატორი).

ჩემს მაგალითში ვაპირებ მარტივი ანტენის გაკეთებას, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ უფრო რთული გახადოთ. რაც უფრო რთულია მით უკეთესი. ანტენის გასაკეთებლად მე გამოვიყენებ 18 ღერძიანი მყარი მავთულის კოჭას, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ დააკონფიგურიროთ თქვენი საკუთარი მიკროსქემის დაფები თქვენი ესთეტიკის შესაბამისად, გახადოთ ის უფრო პატარა ან უფრო რთული, მეტი გარჩევადობითა და რეზონანსით.

ვაპირებ ტელევიზორის ანტენის დამზადებას ციფრული ტელევიზორის ან მაღალი გარჩევადობის ტელევიზორის მისაღებად. ამ სიხშირეებთან მუშაობა უფრო ადვილია და მათი სიგრძეა დაახლოებით 15 სმ-დან 150 სმ-მდე ნახევარ ტალღის სიგრძეზე. ნაწილების სიმარტივისთვის და სიიაფესთვის ვაპირებ მის განთავსებას საერთო დიპოლურ ანტენაზე, ის დაიჭერს ტალღებს 136-174 MHz (VHF) დიაპაზონში.

UHF ტალღების მისაღებად (400-512 MHz) შეგიძლიათ დაამატოთ რეჟისორი ან რეფლექტორი, მაგრამ ამ გზით მიღება უფრო მეტად იქნება დამოკიდებული ანტენის მიმართულებაზე. VHF ასევე დამოკიდებულია მიმართულებაზე, მაგრამ იმის ნაცვლად, რომ პირდაპირ მიუთითოთ ტელევიზიაზე UHF ინსტალაციის შემთხვევაში, თქვენ უნდა დააყენოთ VHF ყურები ტელევიზიის პერპენდიკულარულად. აქ საჭიროა ცოტა მეტი ძალისხმევა. მინდა კონსტრუქცია რაც შეიძლება მარტივი იყოს, რადგან ეს უკვე საკმაოდ რთული საქმეა.

ძირითადი კომპონენტები:

• სამონტაჟო ზედაპირი, მაგალითად, პლასტმასის კორპუსი (20 სმ x 15 სმ x 8 სმ)
• 6 ხრახნი. მე გამოვიყენე ლითონის ფურცლის ხრახნები
• ტრანსფორმატორი წინააღმდეგობით 300 ohms-დან 75 ohms-მდე.
• სამონტაჟო მავთული 18 AWG (0.8 მმ)
• RG-6 კოაქსიალური კაბელი ტერმინატორებით (და რეზინის გარსით, თუ ინსტალაცია არის გარეთ)
• ალუმინი რეფლექტორის გამოყენებისას. იყო ერთი ზემოთ დანართში.
• წვრილი მარკერი
• ორი წყვილი პატარა ქლიბი
• სახაზავი არ არის 20 სმ-ზე მოკლე.
• კონვეიერი კუთხის გაზომვისთვის
• ორი საბურღი, ერთი თქვენს ხრახნებზე ოდნავ პატარა
• პატარა მავთულის საჭრელი
• Screwdriver ან screwdriver

შენიშვნა: ალუმინის მავთულის ანტენის ქვედა ნაწილი არის გამოსახულების მარჯვენა მხარეს, სადაც ტრანსფორმატორი გამოდის.

ნაბიჯი 1: რეფლექტორის დამატება

დაამონტაჟეთ კორპუსი რეფლექტორით პლასტმასის საფარის ქვეშ

ნაბიჯი 2: ხვრელების გაბურღვა და მიმაგრების წერტილების დაყენება

ამ პოზიციებზე გაბურღეთ პატარა ონკანის ხვრელები რეფლექტორის მოპირდაპირე მხარეს და მოათავსეთ გამტარი ხრახნი.

ნაბიჯი 3: გაზომეთ, გაჭერით და ამოიღეთ მავთულები

დავჭრათ ოთხი 20 სმ-იანი მავთული და მოვათავსოთ საქმეზე.

ნაბიჯი 4: სადენების გაზომვა და მარკირება

მარკერის გამოყენებით მავთულზე მონიშნეთ ყოველი 2,5 სმ (ამ ადგილებში იქნება მოსახვევები)

ნაბიჯი 5: შექმენით ფრაქტალები

ეს ნაბიჯი უნდა განმეორდეს მავთულის თითოეული ნაწილისთვის. თითოეული მოსახვევი ზუსტად 60 გრადუსი უნდა იყოს, რადგან ფრაქტალისთვის ტოლგვერდა სამკუთხედებს ვაკეთებთ. მე გამოვიყენე ორი წყვილი კლიპი და პროტრაქტორი. თითოეული მოსახვევი კეთდება ეტიკეტზე. ნაკეცების გაკეთებამდე წარმოიდგინეთ თითოეული მათგანის მიმართულება. ამისათვის გამოიყენეთ თანდართული დიაგრამა.

ნაბიჯი 6: დიპოლების შექმნა

გაჭერით კიდევ ორი ​​ცალი მავთული მინიმუმ 15 სმ სიგრძით, შემოახვიეთ ეს მავთულები ზედა და ქვედა ხრახნების გარშემო, რომლებიც გადის გრძელ მხარეს და შემდეგ შემოახვიეთ ცენტრში. შემდეგ მოჭერით ზედმეტი სიგრძე.

ნაბიჯი 7: დიპოლების დამონტაჟება და ტრანსფორმატორის დამონტაჟება

მიამაგრეთ თითოეული ფრაქტალი კუთხის ხრახნებზე.

მიამაგრეთ სწორი წინაღობის ტრანსფორმატორი ორ ცენტრალურ ხრახნს და დაამაგრეთ ისინი.

შეკრება დასრულდა! შეამოწმეთ და ისიამოვნეთ!

ნაბიჯი 8: მეტი გამეორება/ექსპერიმენტი

მე შევქმენი ახალი ელემენტები GIMP-ის ქაღალდის შაბლონის გამოყენებით. გამოვიყენე პატარა მყარი სატელეფონო მავთული. ის იყო საკმარისად პატარა, მტკიცე და ელასტიური, რათა მიეღო ცენტრალური სიხშირისთვის საჭირო კომპლექსურ ფორმებს (554 MHz). ეს არის საშუალო ციფრული UHF სიგნალი მიწისზედა სატელევიზიო არხებისთვის ჩემს რეგიონში.

ფოტო მიმაგრებულია. შეიძლება ძნელი იყოს სპილენძის მავთულის დანახვა დაბალ შუქზე მუყაოსა და მასზე დამაგრებული ლენტის წინააღმდეგ, მაგრამ თქვენ გესმით.

ამ ზომით, ელემენტები საკმაოდ მყიფეა, ამიტომ მათ ფრთხილად დამუშავება სჭირდებათ.

ასევე დავამატე png შაბლონი. სასურველი ზომის დასაბეჭდად, თქვენ უნდა გახსნათ ის ფოტო რედაქტორში, როგორიცაა GIMP. შაბლონი არ არის სრულყოფილი, რადგან მე ის ხელით გავაკეთე მაუსით, მაგრამ ის საკმარისად კომფორტულია ადამიანის ხელებისთვის.