Өмнөх өгүүллүүдэд дурдсанчлан фрактал антенны үр ашиг нь ердийн антеннуудаас ойролцоогоор 20% илүү болохыг олж мэдсэн.Үүнийг хэрэглэхэд маш хэрэгтэй байж болох юм. Ялангуяа та өөрийн телевизийн антенаа дижитал дохио эсвэл HD видеог хүлээн авах, гар утас, Wi-Fi-ийн хүрээг нэмэгдүүлэхийг хүсч байвалхамтлаг, FM эсвэл AM радио гэх мэт.

Ихэнх гар утаснууд аль хэдийн фрактал антентай байдаг. Сүүлийн хэдэн жил анзаарсан бол гар утас гаднаа антенгүй болсон. Учир нь тэдгээр нь хэлхээний самбарт сийлбэрлэсэн дотоод фрактал антеннуудтай бөгөөд энэ нь илүү сайн хүлээн авах, Bluetooth, үүрэн холбооны дохио, Wi-Fi зэрэг олон давтамжийг нэг антеннаас нэгэн зэрэг авах боломжийг олгодог!

Wikipedia-аас авсан мэдээлэл: "Фрактал антенн нь олон төрлийн давтамжтайгаар нэгэн зэрэг сайн гүйцэтгэлтэй ажиллаж чаддагаараа уламжлалт зохион бүтээгдсэн антеннаас эрс ялгаатай. Ихэвчлэн стандарт антеннуудыг ашиглах давтамжаараа "таслах" ёстой. "Тиймээс стандарт антен зөвхөн энэ давтамж дээр сайн ажилладаг. Энэ нь фрактал антенныг өргөн зурвасын болон олон зурвасын хэрэглээнд маш сайн шийдэл болгодог."

Энэ заль мэх нь таны хүссэн давтамжаар цуурайтах фрактал антенаа бүтээх явдал юм. Энэ нь өөр харагдах болно гэсэн үг бөгөөд таны хүрэхийг хүсч буй зүйлээс хамааран өөр өөрөөр тооцогдох болно. Бага зэрэг математик, үүнийг хэрхэн хийх нь тодорхой болно. (Та онлайн тооны машинд өөрийгөө хязгаарлаж болно)

Бидний жишээн дээр бид энгийн антен хийх болно, гэхдээ та илүү төвөгтэй антен хийж болно. Илүү төвөгтэй байх тусмаа сайн. Бид жишээ болгон антеныг барихад шаардлагатай 18 хэмжигч хатуу утсыг ашиглах болно, гэхдээ та илүү нарийвчлалтай, резонанстай жижиг эсвэл илүү төвөгтэй антенн хийхийн тулд өөрийн сийлбэр хавтанг ашиглан цааш явж болно.

(таб=ТВ антен)

Энэ зааварт бид радио сувгаар дамждаг дижитал эсвэл өндөр нарийвчлалтай дохионы хувьд телевизийн антенн үүсгэхийг хичээх болно. Эдгээр давтамжтай ажиллахад илүү хялбар байдаг, эдгээр давтамжийн долгионы урт нь дохионы долгионы уртын хагаст хагас футаас хэдэн метр хүртэл хэлбэлздэг. UHF (децитиметрийн долгион) хэлхээний хувьд та антенныг чиглэлээс илүү хамааралтай болгох захирал (захирал) эсвэл тусгал (цацруулагч) нэмж болно. VHF (хэт богино долгионы) антенууд нь мөн чиглэлтэй байдаг боловч VHF диполь антенны "чих" нь телевизийн станц руу шууд чиглүүлэхээс илүүтэйгээр дохиог дамжуулж буй телевизийн долгионы урттай перпендикуляр байх ёстой.

Эхлээд хүлээн авах эсвэл дамжуулахыг хүсч буй давтамжаа олоорой. ТВ-ийн хувьд энд давтамжийн графикийн холбоос байна: http://www.csgnetwork.com/tvfreqtable.html

Антенны хэмжээг тооцоолохын тулд бид онлайн тооцоолуур ашиглана: http://www.kwarc.org/ant-calc.html

Энд дизайн, онолын талаар сайн PDF байна:татаж авах

Дохионы долгионы уртыг хэрхэн олох вэ: фут дахь долгионы урт = (гэрлийн хурд фут дахь харьцаа) / (герц дэх давтамж)

1) Фут дахь гэрлийн хурдны коэффициент = +983571056.43045

2) Гэрлийн хурдны коэффициент метрээр = 299792458

3) Гэрлийн хурдны коэффициент инч = 11802852700

Хаанаас эхлэх вэ: (DB2-ийн өргөн давтамжийн мужид сайн ажилладаг тусгал бүхий VHF/UHF диполь массив):

(350 МГц нь 8 инчийн долгионы дөрөвний нэг буюу 16 инчийн хагас долгион бөгөөд энэ нь хэт өндөр давтамжийн мужид - 13 ба 14 сувгийн хооронд байдаг ба энэ нь VHF-UHF хүрээний хоорондох төв давтамж юм. резонанс). Таны түгээлтийн суваг бүлэгт бага эсвэл өндөр байж болох тул эдгээр шаардлагыг танай бүс нутагт илүү сайн ажиллахын тулд өөрчилж болно.

Доорх холбоосын материалд үндэслэн ( http://uhfhdtvantenna.blogspot.com/ http://budgetiq.wordpress.com/2008/07/29/diy-hd-antenna/ http://members.shaw.ca/hdtvantenna/ болон http://current .org/ptv/ptv0821make.pdf) , зөвхөн фрактал загварууд нь танд илүү авсаархан, уян хатан байх боломжийг олгодог бөгөөд бид DB2 загварыг ашиглах болно, энэ нь өндөр ашиг тустай бөгөөд аль хэдийн нэлээд авсаархан бөгөөд дотор болон гадна суурилуулахад түгээмэл болсон.

Үндсэн зардал (ойролцоогоор 15 доллар):

1. Хуванцар орон сууц (8"x6"x3") гэх мэт бэхэлгээний гадаргуу. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062285
2. 6 эрэг. Би ган ​​болон хуудас металлын хувьд өөрөө түншдэг эрэг ашигласан.
3. Тохирох трансформатор 300 Ом-оос 75 ​​Ом. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062049
4. 18 метрийн хатуу утас. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2036274
5. Терминатор бүхий коаксиаль RG-6 - хязгаарлагч (мөн гадна талд суурилуулсан бол резинэн бүрээстэй).
6. Гэрэл ойлгогч ашиглах үед хөнгөн цагаан .
7. Хурц эсвэл түүнтэй адилтгах, илүү сайн үзүүртэй.
8. Хоёр хос жижиг бахө - зүү.
9. Хөтөч нь дор хаяж 8 инч байна.
10. Өнцөг хэмжихэд зориулагдсан протектор.
11. Өрөм, эрэг нь таны эрэгнээс бага диаметртэй.
12. Жижиг хавчаарууд.
13. Халив эсвэл халив.

ЖИЧ: HDTV/DTV-г PDF хэлбэрээр засварлана http://www.ruckman.net/downloads-1#FRACTALTEMPLATE

Нэгдүгээр алхам:

Хуванцар бүрхүүлийн доор тусгал бүхий орон сууцыг угсарна.

Хоёрдугаар алхам:

Дараах байрлалд тусгалын эсрэг талд жижиг урсгалтай нүхийг өрөмдөж, дамжуулагч боолтыг байрлуулна.

Гуравдугаар алхам:

8 инчийн дөрвөн ширхэг цул утас хайчилж, ил гарга.

Дөрөвдүгээр алхам:

Маркер ашиглан утсан дээрх инч бүрийг тэмдэглэ. (Эдгээр нь бидний гулзайлгах газрууд юм)

Тав дахь алхам:

Та утас бүрийн хувьд энэ алхамыг давтах ёстой. Утасны нугалах бүр нь 60 градустай тэнцүү байх бөгөөд ингэснээр фрактал үүсгэнэ. Тэгш талт гурвалжинтай төстэй. Би хоёр бахө, протектор ашигласан. Гулзайлга бүр 1" ховилтой байх болно. Үүнийг хийхээсээ өмнө эргэлт бүрийн чиглэлийг төсөөлж байгаа эсэхээ шалгаарай! Тусламж авахын тулд доорх диаграммыг ашиглана уу.

Зургаадугаар алхам:

6 см-ээс багагүй урттай 2 ширхэг утсыг хайчилж, ил гарга. Эдгээр утсыг дээд ба доод эрэгний эргэн тойронд нугалж, шурагны голд холбоно. Тиймээс гурвуулаа хоорондоо холбогддог. Утасны хүсээгүй хэсгийг таслахын тулд утас таслагч ашиглана уу.

Долоо дахь алхам:

Бүх фракталуудаа булангаар байрлуулж, шургуулна

Наймдугаар алхам:

Тохирох трансформаторыг төвд байгаа хоёр эрэг шургаар холбож, чангална.

Бэлэн! Одоо та загвараа туршиж үзэх боломжтой!

Доорх зурган дээрээс харж байгаачлан хэсэг бүрийг хувааж, ижил урттай утастай шинэ гурвалжин үүсгэх бүрт энэ нь өөр чиглэлд зай эзэлдэг жижиг зайд багтах боломжтой.

Орчуулга: Дмитрий Шахов

Доор та фрактал антен үүсгэх видеог үзэж болно.

(таб=Wi-Fi антен)

Би өмнө нь фрактал антенны талаар сонсож байсан бөгөөд хэсэг хугацааны дараа би энэ ойлголтыг туршиж үзэхийн тулд өөрийн фрактал антенаа хийхийг оролдсон. Фрактал антенны талаархи судалгааны баримт бичигт дурдсан зарим давуу талууд нь харьцангуй бага боловч олон зурвасын RF дохиог үр дүнтэй хүлээн авах чадвар юм. Би Сиерпинскийн хивс дээр суурилсан фрактал антенны загвар бүтээхээр шийдсэн.

Би фрактал антенаа өөрт тохирох холбогчтой байхаар зохион бүтээсэн чиглүүлэгч Linksys WRT54GS 802.11g. Антенн нь ашиг багатай дизайнтай бөгөөд замд хэд хэдэн модтой WiFi Link таслах цэгээс 1/2 км-ийн зайд хийсэн урьдчилсан туршилтаар нэлээд сайн үр дүн, дохионы тогтвортой байдлыг харуулсан.

Та миний ашигласан Sierpinski хивсний антенны загвар болон бусад баримт бичгийн PDF хувилбарыг эдгээр холбоосоос татаж авах боломжтой.

Прототип хийх

Энэ бол фрактал антенны бэлэн загвар бүхий зураг юм.

Би Linksys WRT54GS RP-TNC - холбогчийг фрактал антенанд хавсаргасан.

Би анхны фрактал антенны загвараа бүтээхдээ ПХБ дээрх сийлбэр нь гурвалжныг бие биенээсээ тусгаарлаж магадгүй гэж санаа зовж байсан тул тэдгээрийн хоорондын холболтыг бага зэрэг өргөжүүлсэн. Тайлбар: Сүүлийн хорны шилжилт миний бодож байснаас илүү нарийвчлалтай хийгдсэн тул фрактал антенны дараагийн хувилбарыг Сиерпинскийн гурвалжны фрактал давталт бүрийн хооронд нарийн контактын цэгүүдээр харуулах болно. Sierpinski хивсний элементүүд (гурвалжин) хоорондоо холбоотой байх нь чухал бөгөөд холболтын цэгүүд нь аль болох нимгэн байх ёстой.

Антенны загварыг Pulsar Pro FX лазер принтер дээр хэвлэсэн. Энэ үйл явц нь антенны загварыг зэс бүрсэн ПХБ материал дээр хуулбарлах боломжийг надад олгосон:

Дараа нь лазераар хэвлэсэн антенны бүтцийг өөрчилсөн ламинатор ашиглан дулааны процессоор ПХБ-ийн зэс хуудас руу шилжүүлнэ.

Энэ бол хор дамжуулах үйл явцын эхний алхамын дараах зэс ПХБ материал юм.

Дараагийн шаардлагатай алхам бол ПХБ дээр Pulsar Pro FX "Green TRF Foil" ламинаторыг ашиглах явдал байв. Ногоон тугалган цаасыг хорны дутуу дусал эсвэл жигд бус өтгөрүүлсэн бүрээсийг нөхөхөд ашигладаг.

Энэ бол антенны дизайнтай цэвэрлэсэн самбар юм. Самбар нь сийлбэр хийхэд бэлэн байна:

Энд би цахилгаан соронзон хальс ашиглан ПХБ-ийн арын хэсгийг далдалсан:

Би 10 минутын дотор хавтанг сийлбэрлэхийн тулд төмрийн хлоридын шууд сийлбэрийн аргыг ашигласан. Шууд сийлбэрлэх аргыг хөвөн ашиглан гүйцэтгэдэг: бүх хавтанг төмрийн хлоридоор аажмаар арчих шаардлагатай. Төмрийн хлорид хэрэглэх нь эрүүл мэндэд аюултай тул би хамгаалалтын шил, бээлий өмссөн.

Энэ бол сийлбэрийн дараах самбар юм:

Би ПХБ-г ацетонд дүрсэн арчдасаар арчиж хорны дамжуулагч бүрээсийг арилгасан. Би цэвэрлэгээ хийхдээ бээлий ашигласан, учир нь ацетон нь ердийн латекс нэг удаагийн бээлийээр шингэдэг.

Би өрөмдлөг ба өрөмдлөгийн тусламжтайгаар антенны холбогчийг цооног өрөмдсөн.

Анхны прототипийн хувьд би стандарт Linksys чиглүүлэгчийн антеннуудын RP-TNC холбогчийг ашигласан:

Linksys-ийн ойрын зураг - RP-TNC нийцтэй антен холбогч:

Би гагнуурын өмнөхөн гагнуурын хэсэгт бага зэрэг ус түрхсэн.

Дараагийн алхам бол хэвлэмэл хэлхээний самбар дээрх Sierpinski антенны суурь руу RP-TNC холбогчоос утсыг гагнах явдал юм.

Антен холбогчийн хоёр дахь утсыг ПХБ хавтангийн хавтгайд гагнана.

Антен ашиглахад бэлэн боллоо!

Энэ нь юу болох, хаана хэрэглэгддэгийг мэдэхгүй хүмүүст зориулж фракталуудын тухай видео киног үзээрэй гэж би хэлж чадна. Мөн ийм антенныг орчин үед хаа сайгүй, жишээлбэл, гар утас бүрт ашигладаг.

Ингээд 2013 оны сүүлээр хадам аав, хадам ээж хоёр манайхаар ирсэн бөгөөд хадам ээж шинэ жилийн баярын өмнөхөн биднээс түүнд антен гуйсан. жижиг телевизор. Хадам аав маань хиймэл дагуулын антенгаар зурагт үздэг бөгөөд ихэвчлэн өөрийнхөөрөө юм хийдэг ч хадам ээж маань хадам аавыг минь зовоолгүй шинэ жилийн нэвтрүүлгүүдийг чимээгүйхэн үзэхийг хүсдэг байсан.

За, бид түүнд гогцооны антенаа (330x330 мм дөрвөлжин) өгсөн бөгөөд түүгээрээ эхнэр маань заримдаа зурагт үздэг байв.

Тэгээд Сочид өвлийн олимпийн нээлт болох цаг ойртож, эхнэр маань: Антен хийгээч.

Зорилго, утга учиртай л бол өөр антен хийх нь надад асуудал биш юм. Тэр үүнийг хийнэ гэж амласан. Одоо цаг нь ирлээ ... гэхдээ би өөр гогцоо антенн баримал хийх нь ямар нэгэн байдлаар уйтгартай юм шиг санагдаж байсан, эцэст нь 21-р зуун хашаанд байгаа бөгөөд антен барихад хамгийн дэвшилтэт нь EH-антен гэдгийг санав. , HZ-антен болон фрактал- антен. Миний бизнест юу хамгийн тохиромжтой болохыг олж мэдээд би фрактал антенн дээр суув. Аз болоход би фракталуудын тухай янз бүрийн кино үзэж, интернетээс янз бүрийн зураг авсан. Тиймээс би санаагаа материаллаг бодит байдалд орчуулахыг хүссэн.

Фото зураг бол нэг зүйл, тодорхой төхөөрөмжийн тодорхой хэрэгжилт нь өөр зүйл юм. Би удаан зовсонгүй, тэгш өнцөгт фрактал дээр суурилсан антен барихаар шийдсэн.

Би 1 мм-ийн диаметртэй зэс утсыг гаргаж ирээд бахө аваад юм хийж эхлэв ... анхны төсөл нь олон фрактал ашигласан бүрэн хэмжээний төсөл юм. Би зуршлаасаа болж удаан хугацаанд хийж байсан, өвлийн хүйтэн үдэш би үүнийг хийж, фрактал гадаргууг бүхэлд нь шингэн полиэтилен ашиглан шилэн хавтан дээр нааж, кабелийг 1 м орчим урттай шууд гагнах, оролдож эхлэв. . Өө! Мөн энэ антен нь рамтай антеннаас хамаагүй илүү телевизийн сувгуудыг хүлээн авч байсан... Энэ үр дүндээ сэтгэл хангалуун байсан нь утсыг фрактал хэлбэртэй болгож нугалахад дэмий ноцолдож, нугачаа үрсэнгүй гэсэн үг.

Ойролцоогоор долоо хоног өнгөрч, би шинэ антенны хэмжээ нь хүрээний антентай бараг ижил байна гэсэн санааг олж авлаа, хэрэв та хүлээн авалт бага зэрэг сайжирсаныг тооцохгүй бол ямар ч ашиг тус байхгүй. Тиймээс би шинэ фрактал антен суурилуулахаар шийдсэн бөгөөд цөөн тооны фракталууд, тиймээс жижиг хэмжээтэй.

Фрактал антен. Эхний сонголт

2014.02.08-ны бямба гаригт би анхны фрактал антеннаас үлдсэн жижиг зэс утсыг гаргаж ирээд маш хурдан, хагас цаг орчим шинэ антен суурилуулсан ...

Фрактал антен. Хоёр дахь сонголт

Тэгээд эхнийх нь кабелийг гагнаж үзээд иж бүрэн төхөөрөмж болсон. Фрактал антен. Кабелийн хоёр дахь сонголт

Би гүйцэтгэлийг шалгаж эхлэв ... Хөөх, хараал ид! Тийм ээ, энэ нь илүү сайн ажилладаг бөгөөд өмнө нь гогцооны антен ашиглан хүрч чадахгүй байсан өнгөт 10 сувгийг хүлээн авдаг. Олз нь мэдэгдэхүйц юм! Хэрэв та миний хүлээн авах нөхцөл огт чухал биш гэдгийг анхаарч үзвэл: хоёрдугаар давхарт, манай байшин телевизийн төвөөс өндөр барилгуудаар бүрэн хаагдсан, шууд үзэгдэх орчин байхгүй бол хүлээн авалт болон хүлээн авалтын ашиг нь гайхалтай юм. хэмжээгээр.

Интернет дээр тугалган шилэн дээр сийлбэрээр хийсэн фрактал антеннууд байдаг ... Миний бодлоор юу хийх нь хамаагүй, мөн зурагтын антенны хэмжээсийг өвдөг дээрээ ажиллахын тулд хатуу дагаж мөрдөх ёсгүй.

Мэдлэгийн санд сайн ажлаа илгээх нь энгийн зүйл юм. Доорх маягтыг ашиглана уу

Мэдлэгийн баазыг суралцаж, ажилдаа ашигладаг оюутнууд, аспирантууд, залуу эрдэмтэд танд маш их талархах болно.

http://www.allbest.ru/ сайтад нийтлэгдсэн.

Оршил

Антенн гэдэг нь цахилгаан соронзон долгионыг гаргах буюу хүлээн авах зориулалттай радио төхөөрөмж юм. Антенн нь радио долгионыг ялгаруулах эсвэл хүлээн авахтай холбоотой аливаа радио инженерийн системийн хамгийн чухал элементүүдийн нэг юм. Ийм системд: радио холбооны систем, радио өргөн нэвтрүүлэг, телевиз, радио удирдлага, радио релей холбоо, радар, радио одон орон судлал, радио навигаци гэх мэт орно.

Бүтцийн хувьд антенн нь утас, металл гадаргуу, диэлектрик, соронзон диэлектрикээс бүрдэнэ. Антенны зорилгыг радио холболтын хялбаршуулсан схемээр дүрсэлсэн болно. Ашигтай дохиогоор зохицуулагдаж, генераторын үүсгэсэн өндөр давтамжийн цахилгаан соронзон хэлбэлзлийг дамжуулагч антенаар цахилгаан соронзон долгион болгон хувиргаж, орон зайд цацруулдаг. Ихэвчлэн цахилгаан соронзон долгионыг дамжуулагчаас антен руу шууд биш, харин цахилгаан дамжуулах шугам (цахилгаан соронзон долгион дамжуулах шугам, тэжээгч) ашиглан нийлүүлдэг.

Энэ тохиолдолд үүнтэй холбоотой цахилгаан соронзон долгион нь тэжээгчийн дагуу тархдаг бөгөөд энэ нь антенны тусламжтайгаар чөлөөт орон зайн ялгаатай цахилгаан соронзон долгион болгон хувиргадаг.

Хүлээн авагч антенн нь чөлөөт радио долгионыг хүлээн авч, хүлээн авагч руу тэжээгчээр тэжээгддэг хосолсон долгион болгон хувиргадаг. Антенны эргэлтийн зарчмын дагуу дамжуулах горимд ажилладаг антенны шинж чанар нь хүлээн авах горимд ажиллах үед өөрчлөгддөггүй.

Антентай төстэй төхөөрөмжийг янз бүрийн долгионы хөтлүүр болон хөндий резонаторын цахилгаан соронзон хэлбэлзлийг өдөөхөд ашигладаг.

1. Антенны үндсэн шинж чанарууд

1.1 Антенны үндсэн параметрүүдийн тухай товч мэдээлэл

Антеныг сонгохдоо тэдгээрийн үндсэн шинж чанаруудыг харьцуулж үздэг: үйл ажиллагааны давтамжийн хүрээ (зурвасын өргөн), ашиг, цацрагийн загвар, оролтын эсэргүүцэл, туйлшрал. Тоон хувьд антенны олз Ga нь тухайн антенны хүлээн авсан дохионы хүч нь хамгийн энгийн антенны хүлээн авсан дохионы хүчнээс хэд дахин их байгааг харуулдаг - хагас долгионы чичиргээ (изотроп ялгаруулагч) орон зайн ижил цэг дээр байрлуулсан. Олзыг дБ эсвэл дБ децибелээр илэрхийлнэ. Дээр тодорхойлсон өсөлтийг dB эсвэл dBd (диполь эсвэл хагас долгионы чичиргээтэй харьцуулахад) болон изотроп радиатортай харьцуулахад dBi эсвэл dB ISO гэж тэмдэглэсэн өсөлтийг хооронд нь ялгах шаардлагатай. Ямар ч тохиолдолд ижил төстэй утгыг харьцуулах шаардлагатай. Өндөр ашиг бүхий антентай байх нь зүйтэй боловч ашиг нэмэгдүүлэх нь ихэвчлэн түүний дизайн, хэмжээсийн нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байдаг. Өндөр ашиг орлоготой энгийн жижиг хэмжээтэй антен байхгүй. Антенны цацрагийн загвар (RP) нь антенн янз бүрийн чиглэлээс дохиог хэрхэн хүлээн авч байгааг харуулдаг. Энэ тохиолдолд хэвтээ ба босоо хавтгайд антенны загварыг авч үзэх шаардлагатай. Аль ч хавтгайд байрлах бүх чиглэлтэй антенууд нь тойрог хэлбэртэй байдаг, өөрөөр хэлбэл антенн нь бүх талаас ижил төстэй дохиог хүлээн авах боломжтой, жишээлбэл, хэвтээ хавтгай дахь босоо савааны цацрагийн загвар. Чиглэлийн антенн нь нэг буюу хэд хэдэн хэв маягийн дэлбэн байдгаараа тодорхойлогддог бөгөөд тэдгээрийн хамгийн том нь гол гэж нэрлэгддэг. Ихэвчлэн гол дэлбэнгээс гадна арын болон хажуугийн дэлбэн байдаг бөгөөд тэдгээрийн түвшин нь үндсэн дэлбэнгээс хамаагүй доогуур байдаг бөгөөд энэ нь антенны ажиллагааг улам дордуулдаг тул аль болох түвшингээ бууруулахыг хичээдэг. .

Антенны оролтын эсэргүүцэл нь агшин зуурын хүчдэлийн утгыг антенны тэжээлийн цэгүүдийн дохионы гүйдэлд харьцуулсан харьцаа гэж үздэг. Хэрэв дохионы хүчдэл ба гүйдэл нь үе шатанд байгаа бол харьцаа нь бодит утга бөгөөд оролтын эсэргүүцэл нь цэвэр идэвхтэй байна. Фазууд шилжих үед идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгээс гадна реактив бүрэлдэхүүн хэсэг гарч ирдэг - гүйдлийн фаз нь хүчдэлээс хоцрох эсвэл түүнийг урагшлуулах эсэхээс хамааран индуктив эсвэл багтаамжтай. Оролтын эсэргүүцэл нь хүлээн авсан дохионы давтамжаас хамаарна. Бүртгэгдсэн үндсэн шинж чанаруудаас гадна антенууд нь SWR (Тогтвортой долгионы харьцаа), хөндлөн туйлшралын түвшин, ажиллах температурын хүрээ, салхины ачаалал гэх мэт бусад олон чухал үзүүлэлтүүдтэй байдаг.

1.2 Антенны ангилал

Антеныг янз бүрийн шалгуурын дагуу ангилж болно: өргөн зурвасын зарчмын дагуу цацрагийн элементүүдийн шинж чанараар (шугаман гүйдэл бүхий антен, эсвэл чичиргээний антен, нүхээр ялгардаг антен - нүхний антен, гадаргуугийн антен); антеныг ашигладаг радио инженерийн системийн төрлөөр (радио холбооны антен, радио нэвтрүүлэг, телевиз гэх мэт). Бид хүрээний ангиллыг баримтлах болно. Хэдийгээр ижил (төрөл) цацрагийн элемент бүхий антеннуудыг янз бүрийн долгионы мужид ихэвчлэн ашигладаг боловч тэдгээрийн дизайн өөр өөр байдаг; Эдгээр антеннуудын параметрүүд болон тэдгээрт тавигдах шаардлага нь бас эрс ялгаатай.

Дараах долгионы хүрээний антеннуудыг авч үзнэ (мужийн нэрийг "Радио зохицуулалт" -ын зөвлөмжийн дагуу өгсөн; антен тэжээгч төхөөрөмжийн талаархи уран зохиолд өргөн хэрэглэгддэг нэрийг хаалтанд оруулсан болно): мириаметр (хэт -урт) долгион (); километр (урт) долгион (); гектометр (дундаж) долгион (); декаметр (богино) долгион (); метр долгион (); дециметрийн долгион (); сантиметр долгион(); миллиметр долгион (). Сүүлийн дөрвөн хамтлагийг заримдаа "хэт богино долгион" (VHF) гэсэн нийтлэг нэрээр нэгтгэдэг.

1.2.1 Антенны тууз

Сүүлийн жилүүдэд радио холбоо, өргөн нэвтрүүлгийн зах зээл дээр янз бүрийн шинж чанартай олон тооны шинэ холбооны системүүд гарч ирэв. Хэрэглэгчдийн үзэж байгаагаар радио холбооны систем эсвэл өргөн нэвтрүүлгийн системийг сонгохдоо эхлээд харилцаа холбооны чанар (өргөн нэвтрүүлэг), түүнчлэн энэ системийг ашиглахад хялбар байдал (хэрэглэгчийн терминал) -д анхаарлаа хандуулдаг. хэмжээс, жин, үйл ажиллагааны хялбар байдал, нэмэлт функцүүдийн жагсаалт. Эдгээр бүх параметрүүдийг антенны төхөөрөмжүүдийн төрөл, дизайн, авч үзэж буй системийн антен тэжээгчийн замын элементүүдээр ихээхэн тодорхойлдог бөгөөд үүнгүйгээр радио холбоог төсөөлөхийн аргагүй юм. Хариуд нь антенны дизайн, үр ашгийг тодорхойлох хүчин зүйл бол тэдгээрийн ажиллах давтамжийн хүрээ юм.

Давтамжийн хүрээний хүлээн зөвшөөрөгдсөн ангиллын дагуу бие биенээсээ эрс ялгаатай хэд хэдэн том антенны ангиллыг (бүлэг) ялгаж үздэг: хэт урт долгион (VLF) ба урт долгионы (LW) хүрээний антенууд; дунд долгионы (MF) антен; богино долгионы (HF) антен; хэт богино долгионы (VHF) антен; богино долгионы антен.

Хувийн харилцаа холбооны үйлчилгээ, радио, телевизийн өргөн нэвтрүүлгийн хувьд сүүлийн жилүүдэд хамгийн алдартай нь HF, VHF, богино долгионы радио системүүд бөгөөд тэдгээрийн антенны төхөөрөмжүүдийг доор авч үзэх болно. Антенны бизнест шинэ зүйл зохион бүтээх боломжгүй мэт санагдаж байсан ч сүүлийн жилүүдэд шинэ технологи, зарчимд тулгуурлан сонгодог антеннуудад мэдэгдэхүйц сайжруулалт хийгдэж, өмнөх үеийнхээс эрс ялгаатай шинэ антеннууд бүтээгдсэн гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. дизайн, хэмжээс, үндсэн шинж чанар гэх мэт одоо байгаа зүйлүүд нь орчин үеийн радио системд ашиглагддаг антенны төхөөрөмжийн төрлүүдийн тоог мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн.

Аливаа радио холбооны системд зөвхөн дамжуулах, дамжуулах, хүлээн авах эсвэл зөвхөн хүлээн авахад зориулагдсан антенны төхөөрөмж байж болно.

Давтамжийн хүрээ бүрийн хувьд чиглэлтэй ба чиглэлгүй (бүх чиглэлтэй) үйлдэл бүхий радио төхөөрөмжүүдийн антенны системийг ялгах шаардлагатай бөгөөд энэ нь эргээд төхөөрөмжийн зориулалт (харилцаа холбоо, өргөн нэвтрүүлэг гэх мэт) тодорхойлогддог. , төхөөрөмжөөр шийдсэн ажлууд (мэдэгдэл, холбоо, өргөн нэвтрүүлэг гэх мэт) d.). Ерөнхийдөө антеннуудын чиглэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд (цацрагийн хэв маягийг нарийсгах) энгийн радиаторуудаас (антеннаас) бүрдэх антенны массивыг ашиглаж болох бөгөөд тэдгээр нь үе шатуудын тодорхой нөхцлөөр тэдгээрийн чиглэлд шаардлагатай өөрчлөлтийг хангаж чаддаг. орон зай дахь антенны цацраг (антенны цацрагийн хэв маягийн байрлалыг хянах). Хүрээ тус бүрийн хүрээнд зөвхөн тодорхой давтамжтай (нэг давтамж эсвэл нарийн зурваст) ажилладаг антенн төхөөрөмжүүд болон нэлээд өргөн хүрээний давтамжтай (өргөн зурвасын эсвэл өргөн зурвас) ажилладаг антеннуудыг ялгах боломжтой.

1.3 Антенны массиваас үүсэх цацраг

Практикт ихэвчлэн шаардлагатай цацрагийн өндөр чиглэлийг олж авахын тулд чичиргээ, ангархай, долгионы хөтлүүрийн нээлттэй төгсгөл гэх мэт сул чиглэлтэй антеннуудын системийг ашиглаж болно, тэдгээр нь орон зайд тодорхой байдлаар байрладаг бөгөөд шаардлагатай гүйдлээр өдөөгддөг. далайц ба фазын харьцаа. Энэ тохиолдолд ерөнхий чиг баримжаа, ялангуяа олон тооны ялгаруулагчтай байх нь үндсэндээ бүхэл системийн ерөнхий хэмжээсүүдээр тодорхойлогддог бөгөөд бага хэмжээгээр тус тусад нь ялгаруулагчдын бие даасан чиглэлийн шинж чанараар тодорхойлогддог.

Ийм системд антенны массив (AR) орно. Дүрмээр бол AR нь орон зайд ижил чиглэгдсэн, тодорхой хуулийн дагуу байрладаг ижил цацрагийн элементүүдийн систем юм. Элементүүдийн байршлаас хамааран шугаман, гадаргуугийн болон эзэлхүүний торыг ялгадаг бөгөөд тэдгээрийн дунд хамгийн түгээмэл нь шулуун ба хавтгай AR юм. Заримдаа цацрагийн элементүүд нь дугуй нумын дагуу эсвэл AR байрладаг объектын хэлбэртэй давхцах муруй гадаргуу дээр байрладаг (конформын AR).

Хамгийн энгийн нь шугаман массив бөгөөд цацрагийн элементүүд нь массивын тэнхлэг гэж нэрлэгддэг шулуун шугамын дагуу бие биенээсээ ижил зайд (тэнцүү зайтай массив) байрладаг. Ялгаруулагчдын фазын төвүүдийн хоорондох d зайг торны давирхай гэж нэрлэдэг. Шугаман AR нь бие даасан ач холбогдлоос гадна бусад төрлийн AR-д дүн шинжилгээ хийх үндэс суурь болдог.

2 . Ирээдүйтэй антенны бүтцийн шинжилгээ

2.1 HF ба VHF антеннууд

Зураг 1 - Суурь станцын антенн

Одоогийн байдлаар HF ба VHF зурваст янз бүрийн зориулалттай олон тооны радио системүүд ажиллаж байна: харилцаа холбоо (радио реле, үүрэн холбоо, транкинг, хиймэл дагуул гэх мэт), радио нэвтрүүлэг, телевизийн өргөн нэвтрүүлэг. Дизайн, шинж чанарын дагуу эдгээр системийн бүх антенн төхөөрөмжийг суурин төхөөрөмжийн антен ба хөдөлгөөнт төхөөрөмжийн антен гэсэн хоёр үндсэн бүлэгт хувааж болно. Суурин антеннуудад үндсэн холбооны станцын антен, хүлээн авагч телевизийн антен, радио релей холбооны шугамын антен, хөдөлгөөнт антенд хувийн холбооны хэрэглэгчийн терминалын антен, автомашины антен, элэгддэг (зөөврийн) радио станцын антенн багтана.

Суурь станцын антеннууд нь ихэвчлэн хөдөлж буй объектуудтай холбоо тогтоодог тул хэвтээ хавтгайд ихэвчлэн бүх чиглэлтэй байдаг. Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг босоо туйлшралын ташуур антеннуудын загвар нь энгийн бөгөөд хангалттай үр ашигтай байдаг тул "Газрын хавтгай" (GP) төрөл юм. Ийм антенн нь босоо саваа L урттай, үйл ажиллагааны долгионы урт l-ийн дагуу сонгогдсон, гурваас дээш тооны эсрэг жинтэй, ихэвчлэн тулгуур дээр суурилуулсан (Зураг 1).

L тээглүүрүүдийн урт нь л/4, л/2 ба 5/8л, эсрэг жин нь 0.25л-аас 0.1л хооронд хэлбэлздэг. Антенны оролтын эсэргүүцэл нь эсрэг жин ба тулгуурын хоорондох өнцгөөс хамаарна: энэ өнцөг бага байх тусам (эсрэг жин нь шигүү мөхлөгт дарагдах тусам) эсэргүүцэл их болно. Ялангуяа L = l/4 бүхий антенны хувьд 50 Ом-ын оролтын эсэргүүцэл нь 30 ° ... 45 ° өнцгөөр хүрдэг. Босоо хавтгайд ийм антенны цацрагийн загвар нь тэнгэрийн хаяанд 30 ° өнцгөөр хамгийн ихдээ байна. Антенны ашиг нь босоо хагас долгионы диполийн олзтой тэнцүү байна. Гэхдээ энэ загварт тээглүүр ба тулгуурын хооронд ямар ч холболт байхгүй тул антенныг аадар бороо, статик цахилгаанаас хамгаалахын тулд l/4 урттай богино холболттой кабелийн кабелийг нэмэлт ашиглах шаардлагатай болдог.

L = l / 2 урттай антеннуудад эсрэг жин шаардлагагүй, түүний үүргийг шигүү мөхлөгт гүйцэтгэдэг бөгөөд босоо хавтгай дахь хэв маяг нь тэнгэрийн хаяанд илүү дарагдсан байдаг бөгөөд энэ нь түүний хүрээг нэмэгдүүлдэг. Энэ тохиолдолд оролтын эсэргүүцлийг багасгахын тулд өндөр давтамжийн трансформаторыг ашигладаг бөгөөд шонгийн суурь нь тохирох трансформатороор дамжуулан газардуулсан тулгуурт холбогдсон бөгөөд энэ нь аянгын хамгаалалт, статик цахилгааны асуудлыг автоматаар шийддэг. Хагас долгионы дипольтой харьцуулахад антенны ашиг 4 дБ орчим байна.

Холын зайн холболтын "GP" антеннуудаас хамгийн үр дүнтэй нь L = 5/8л антенн юм. Энэ нь хагас долгионы антеннаас арай урт бөгөөд тэжээлийн кабель нь чичиргээний суурь дээр байрлах тохирох индукцтэй холбогдсон байна. Эсрэг жин (хамгийн багадаа 3) нь хэвтээ хавтгайд байрладаг. Ийм антенны ашиг нь 5-6 дБ, хамгийн их DP нь хэвтээ тэнхлэгээс 15 ° өнцгөөр байрладаг бөгөөд зүү нь өөрөө тохирох ороомогоор дамжуулан шигүү мөхлөгт газардагддаг. Эдгээр антенууд нь хагас долгионы антеннуудаас нарийхан байдаг тул илүү болгоомжтой тааруулах шаардлагатай байдаг.

Зураг 2 - Хагас долгионы чичиргээний антенн

Зураг 3 - Хагас долгионы чичиргээний ромб антенн

Ихэнх үндсэн антеннуудыг дээвэр дээр суурилуулсан бөгөөд энэ нь тэдгээрийн гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг тул дараахь зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Антенны суурийг дээврийн хавтгайгаас 3 метрээс багагүй зайд байрлуулахыг зөвлөж байна;

Антенны ойролцоо металл объект, байгууламж байх ёсгүй (телевизийн антен, утас гэх мэт);

Антенныг аль болох өндөрт суулгахыг зөвлөж байна;

Антенны ажиллагаа нь бусад суурь станцуудад саад болохгүй.

Тогтвортой радио холбоог бий болгоход чухал үүрэг нь хүлээн авсан (ялгаруулсан) дохионы туйлшрал юм; Холын зайд тархах үед гадаргуугийн долгион нь хэвтээ туйлшралаар мэдэгдэхүйц бага унтардаг тул холын зайн радио холбоо, телевизийн дамжуулалтад хэвтээ туйлшрал бүхий антеннуудыг ашигладаг (чичиргээ нь хэвтээ байрлалтай).

Чиглэлийн антеннуудын хамгийн энгийн нь хагас долгионы чичиргээ юм. Тэгш хэмтэй хагас долгионы чичиргээний хувьд түүний хоёр ижил гарны нийт урт нь ойролцоогоор л/2 (0.95 л/2) тэнцүү, цацрагийн хэв маяг нь хэвтээ хавтгайд 8-ын дүрс, босоо чиглэлд тойрог хэлбэртэй байна. онгоц. Дээр дурдсанчлан олзыг хэмжилтийн нэгж болгон авна.

Ийм антенны чичиргээний хоорондох өнцөг нь b-тэй тэнцүү бол<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.

Хоёр V хэлбэрийн антеныг тэдгээрийн хэв маягийг нэгтгэх байдлаар холбосноор чиглүүлэлт нь илүү тод харагддаг ромб антеныг олж авдаг (Зураг 3).

Алмазны дээд хэсэгт холбохдоо тэжээлийн цэгүүдийн эсрэг талд Rn ачааллын резистор, дамжуулагчийн чадлын хагастай тэнцэх хүчийг сарниулах үед хэв маягийн арын дэлбээг 15...20 дБ-ээр дарагдана. Хэвтээ хавтгай дахь гол дэлбээний чиглэл нь диагональ а-тай давхцдаг. Босоо хавтгайд гол дэлбээг нь хэвтээ чиглэлд чиглэгддэг.

Харьцангуй энгийн чиглэлтэй хамгийн сайн антеннуудын нэг бол “давхар дөрвөлжин” гогцоотой антеннуудын олз нь 8...9 дБ, хэв маягийн арын дэлбэнгийн дарангуйлал 20 дБ-ээс багагүй, туйлшрал нь босоо байдаг.

Зураг 4 - Долгионы сувгийн антенн

Хамгийн өргөн тархсан, ялангуяа VHF мужид "долгионы суваг" төрлийн антенууд (гадаадын уран зохиолд - Уда-Яги антенууд) байдаг, учир нь тэдгээр нь нэлээд авсаархан бөгөөд харьцангуй жижиг хэмжээтэй Ga-ийн том утгыг өгдөг. Энэ төрлийн антенууд нь элементүүдийн багц юм: идэвхтэй - чичиргээ ба идэвхгүй - тусгал ба хэд хэдэн захирлууд нэг нийтлэг бум дээр суурилуулсан (Зураг 4). Ийм антенууд, ялангуяа олон тооны элементтэй антенууд нь үйлдвэрлэлийн явцад болгоомжтой тааруулахыг шаарддаг. Гурван элементийн антенны хувьд (чичиргээ, тусгал, нэг захирал) үндсэн шинж чанаруудыг нэмэлт тохиргоогүйгээр хийж болно.

Энэ төрлийн антеннуудын нарийн төвөгтэй байдал нь антенны оролтын эсэргүүцэл нь идэвхгүй элементүүдийн тооноос хамаардаг бөгөөд антенны тохиргооноос ихээхэн хамаардаг тул уран зохиолд яг тодорхой утгыг заадаггүй. ийм антенны оролтын эсэргүүцэл. Ялангуяа 300 Ом-ийн оролтын эсэргүүцэлтэй Pistolkors гогцооны доргиулагчийг доргиулагч болгон ашиглах үед идэвхгүй элементүүдийн тоо нэмэгдэх тусам антенны оролтын эсэргүүцэл буурч, 30-50-д хүрдэг. Ом, энэ нь тэжээгчтэй таарахгүй байх ба нэмэлт тохируулга шаарддаг. Идэвхгүй элементүүдийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр антенны загвар нарийсч, өсөлт нь нэмэгддэг, жишээлбэл, гурван элемент ба таван элементтэй антенны хувьд ашиг нь 5...6 дБ ба 8...9 дБ байна. загварын гол цацрагийн өргөн 70º ба 50º тус тус.

"Долгионы суваг" төрлийн антеннуудтай харьцуулахад илүү өргөн зурвасын холболттой бөгөөд тааруулах шаардлагагүй бол бие биенээсээ ижил зайд байрлах бүх чичиргээнүүд идэвхтэй бөгөөд цуглуулах шугамтай холбогдсон долгионы антен (AWA) юм (Зураг 5). Тэдний хүлээн авсан дохионы энерги нь цуглуулах шугамд бараг үе шатанд хуримтлагдаж, тэжээгч рүү ордог. Ийм антенны ашиг нь цуглуулах шугамын уртаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ уртыг хүлээн авсан дохионы долгионы урттай харьцуулсан харьцаатай пропорциональ бөгөөд чичиргээний чиглэлийн шинж чанараас хамаарна. Тодруулбал, шаардлагатай давтамжийн мужид тохирсон өөр өөр урттай зургаан чичиргээтэй, цуглуулах шугамын 60 ° өнцгөөр байрлуулсан ABC-ийн хувьд ашиг нь ажиллах хүрээнд 4 дБ-аас 9 дБ хүртэл хэлбэлзэж, арын цацрагийн түвшин 14 дБ бага байна.

Зураг 5 - Аялалын долгионы антен

Зураг 6 - Логарифмын үечилсэн бүтэцтэй антен эсвэл лог үечилсэн антен

Антенны чиглэлийн шинж чанарууд нь хүлээн авсан дохионы долгионы уртаас хамаарч өөр өөр байдаг. Өргөн давтамжийн мужид хэв маягийн тогтмол хэлбэр бүхий хамгийн түгээмэл төрлийн антеннуудын нэг бол бүтцийн логарифмын үечилсэн антен эсвэл лог-үечилсэн антен (LPA) юм. Тэдгээр нь өргөн хүрээтэй байдаг: хүлээн авсан дохионы хамгийн их долгионы урт нь доод хэмжээнээс 10 дахин их байна. Үүний зэрэгцээ антенныг тэжээгчтэй сайн тааруулах нь үйл ажиллагааны бүх хүрээнд хангагдсан бөгөөд ашиг нь бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. LPA-ийн цуглуулах шугам нь ихэвчлэн нэг нэгнийхээ дээр байрлах хоёр дамжуулагчаар үүсдэг бөгөөд чичиргээний гар нь нэг нэгээр нь хэвтээ байдлаар бэхлэгддэг (Зураг 6, дээд талын зураг).

LPA чичиргээнүүд нь хамгийн том доргиулагчтай тэнцүү суурьтай, b орой дээрх өнцөг бүхий тэгш өнцөгт гурвалжинд бичээстэй байна. Антенны ажиллах зурвасын өргөнийг хамгийн урт ба хамгийн богино чичиргээний хэмжээсээр тодорхойлно. Логарифмын антенны бүтцийн хувьд зэргэлдээх доргиулагчдын урт, түүнчлэн тэдгээрээс бүтцийн орой хүртэлх зай хоорондын тодорхой харилцааг хангасан байх ёстой. Энэ хамаарлыг бүтцийн үе f гэж нэрлэдэг:

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

Тиймээс доргиулагчдын хэмжээ ба гурвалжны оройноос тэдгээрийн хоорондох зай нь экспоненциалаар багасдаг. Антенны шинж чанарыг f ба b утгуудаар тодорхойлно. B өнцөг бага ба том b (b нь үргэлж 1-ээс бага байдаг) антенны ашиг тус их байх тусам цацрагийн хэв маягийн арын болон хажуугийн дэлбэнгийн түвшин бага байна. Гэсэн хэдий ч үүнтэй зэрэгцэн чичиргээний тоо нэмэгдэж, антенны хэмжээ, жин нэмэгддэг. B өнцгийн оновчтой утгыг 3є…60є, φ - 0.7…0.9 хооронд сонгоно.

Хүлээн авсан дохионы долгионы уртаас хамааран антенны бүтцэд хэд хэдэн доргиулагч өдөөгддөг бөгөөд тэдгээрийн хэмжээ нь дохионы долгионы уртын талтай ойролцоо байдаг тул LPA нь зарчмын хувьд хоорондоо холбогдсон хэд хэдэн "долгионы суваг" антентай төстэй байдаг. үүнд доргиулагч, цацруулагч, найруулагч орно. Дохионы тодорхой долгионы уртад зөвхөн нэг гурвалсан чичиргээ өдөөгдөж, үлдсэн хэсэг нь антенны ажилд нөлөөлөхгүй. Тиймээс LPA-ийн олз нь ижил тооны элемент бүхий "долгионы суваг" антенны олзоос бага байх боловч LPA-ийн зурвасын өргөн нь илүү өргөн болж хувирдаг. Тиймээс арван чичиргээнээс бүрдэх LPA-ийн хувьд b = 45є, f = 0.84 утгууд нь тооцоолсон ашиг нь 6 дБ бөгөөд энэ нь үйл ажиллагааны бүх давтамжийн хүрээнд бараг өөрчлөгддөггүй.

Радио релей холбооны шугамын хувьд бусад радио электрон төхөөрөмжид саад учруулахгүй, өндөр чанартай холбоо барихын тулд цацрагийн нарийн хээтэй байх нь маш чухал юм. Загварыг нарийсгахын тулд антенны массивыг (AR) өргөн ашигладаг бөгөөд янз бүрийн хавтгайд хэв маягийг нарийсгаж, үндсэн дэлбэнгийн өргөний өөр өөр утгыг өгдөг. Антенны массивын геометрийн хэмжээсүүд ба цацрагийн хэв маягийн шинж чанарууд нь үйл ажиллагааны давтамжийн хүрээнээс ихээхэн хамаардаг нь тодорхой байна - давтамж өндөр байх тусам массив илүү нягт, цацрагийн загвар нарийсч, улмаар , илүү их ашиг олно. Ижил давтамжийн хувьд AR хэмжээ (анхны ялгаруулагчдын тоо) нэмэгдэх тусам загвар нь нарийсна.

VHF зурвасын хувьд массивыг ихэвчлэн доргиурын антенаас (гогцооны чичиргээ) ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн тоо нь хэдэн арван хүрч, ашиг нь 15 дБ ба түүнээс дээш болж, ямар ч хавтгай дахь хэв маягийн өргөнийг 10º хүртэл нарийсгаж болно. , жишээ нь 395...535 МГц давтамжийн мужид босоо байрлалтай 16 гогцооны чичиргээний хувьд хэв маяг нь босоо хавтгайд 10º хүртэл нарийсдаг.

Хэрэглэгчийн терминалуудад ашигладаг гол төрлийн антенууд нь хэвтээ хавтгайд дугуй хэлбэртэй, босоо туйлширсан ташуурын антенууд юм. Эдгээр антеннуудын үр ашиг нь бага ашиг, түүнчлэн хүрээлэн буй объектуудын цацрагийн хэв маягт үзүүлэх нөлөө, түүнчлэн зохих газардуулга байхгүй, антенны геометрийн хэмжээсийг хязгаарласнаас шалтгаалан нэлээд бага байна. Сүүлийнх нь антенныг радио төхөөрөмжийн оролтын хэлхээтэй өндөр чанартай тааруулахыг шаарддаг. Загварт тохирох ердийн сонголтууд нь уртын дагуу тархсан индукц ба антенны суурь дахь индукц юм. Радио холбооны хүрээг нэмэгдүүлэхийн тулд хэдэн метрийн урттай тусгай антеннуудыг ашигладаг бөгөөд энэ нь хүлээн авсан дохионы түвшинг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

Одоогийн байдлаар олон төрлийн автомашины антеннууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь гадаад төрх, дизайн, үнийн хувьд өөр өөр байдаг. Эдгээр антенууд нь механик, цахилгаан, үйл ажиллагааны болон гоо зүйн параметрүүдэд хатуу шаардлага тавьдаг. Харилцаа холбооны хүрээний хувьд хамгийн сайн үр дүнг л / 4 урттай бүрэн хэмжээний антенаар хангадаг боловч том геометрийн хэмжээсүүд нь үргэлж тохиромжтой байдаггүй тул антеннуудын шинж чанарыг эрс дордуулахгүйгээр богиносгох янз бүрийн аргыг ашигладаг. Автомашины үүрэн холбоог хангахын тулд машины шилний дотор талд бэхлэгдсэн байдаг тул гаднах эд ангиудыг суурилуулах шаардлагагүй микро туузан резонансын антеннуудыг (нэг, хоёр, гурван зурвас) ашиглаж болно. Ийм антенууд нь 450...1900 МГц давтамжийн мужид босоо туйлширсан дохиог хүлээн авах, дамжуулах боломжийг олгодог бөгөөд 2 дБ хүртэл нэмэгдэлтэй байдаг.

2.1.1 Богино долгионы антенны ерөнхий шинж чанар

Сүүлийн жилүүдэд богино долгионы мужид өмнө нь байсан болон шинээр бүтээгдсэн харилцаа холбоо, өргөн нэвтрүүлгийн системийн тоо нэмэгдэж байна. Газрын системийн хувьд - эдгээр нь радио релей холбооны систем, радио, телевизийн өргөн нэвтрүүлэг, үүрэн телевизийн систем гэх мэт, хиймэл дагуулын системд - шууд телевизийн өргөн нэвтрүүлэг, утас, факс, пейжерийн холбоо, видео хурал, интернет холболт гэх мэт. Эдгээр төрлийн харилцаа холбоо, өргөн нэвтрүүлэгт ашигласан давтамжийн хүрээ нь эдгээр зорилгоор хуваарилагдсан давтамжийн спектрийн хэсгүүдтэй тохирч байгаа бөгөөд гол нь: 3.4...4.2 ГГц; 5.6...6.5 GHz; 10.7…11.7 GHz; 13.7…14.5 GHz; 17.7…19.7 GHz; 21.2…23.6 GHz; 24.5…26.5 GHz; 27.5…28.5 GHz; 36…40 GHz. Заримдаа техникийн ном зохиолд богино долгионы хүрээ нь 1 GHz-ээс дээш давтамжтай ажилладаг системүүдийг агуулдаг боловч энэ хүрээ нь 3 GHz-ээс эхэлдэг.

Газар дээрх богино долгионы системийн хувьд антенны төхөөрөмжүүд нь бага оврын толь, эвэр, эвэр линзтэй антеннууд бөгөөд шон дээр суурилуулж, агаар мандлын хортой нөлөөллөөс хамгаалагдсан байдаг. Зориулалт, дизайн, давтамжийн хүрээ зэргээс хамааран чиглэлтэй антеннууд нь өргөн хүрээний шинж чанартай байдаг, тухайлбал: ашиг нь - 12-50 дБ, цацрагийн өргөн (түвшин - 3 дБ) - 3.5-аас 120º хүртэл. Нэмж дурдахад үүрэн телевизийн системүүд нь оройнууд нь бие бие рүүгээ чиглэсэн хоёр металл конус, конусуудын хооронд суурилуулсан диэлектрик линз, өдөөх төхөөрөмжөөс бүрдсэн хоёр талт (хэвтээ хавтгайд) антенуудыг ашигладаг. Ийм антеннуудын ашиг 7...10 дБ, босоо хавтгай дахь гол дэлбэнгийн өргөн нь 8...15є, хажуугийн дэлбэнгийн түвшин хасах 14 дБ-ээс муугүй байна.

3. Антенны фрактал бүтцийг нэгтгэх боломжит аргуудын шинжилгээ

3.1 Фрактал антенууд

Фрактал антеннууд нь цахилгаан жижиг антеннуудын (EMA) харьцангуй шинэ анги бөгөөд геометрийн хувьд мэдэгдэж буй шийдлүүдээс эрс ялгаатай. Үнэн хэрэгтээ антенны уламжлалт хувьсал нь бүхэл тоон хэмжээтэй (шугам, тойрог, эллипс, параболоид гэх мэт) объектуудтай ажилладаг Евклидийн геометр дээр суурилдаг байв. Фрактал геометрийн хэлбэрүүдийн гол ялгаа нь тэдний бутархай хэмжээсүүд бөгөөд энэ нь анхдагч детерминист буюу санамсаргүй хэв маягийн өсөлт, бууралтын масштабаар рекурсив давталтаар илэрдэг. Фрактал технологи нь дохио шүүлтүүрийн хэрэгслийг хөгжүүлэх, байгалийн ландшафтын гурван хэмжээст компьютерийн загварыг нэгтгэх, дүрсийг шахах зэрэгт өргөн тархсан. Фрактал "загвар" нь антенны онолыг тойрч гараагүй нь мэдээжийн хэрэг юм. Түүнээс гадна антенны технологийн орчин үеийн фрактал технологийн прототип нь өнгөрсөн зууны 60-аад оны дундуур санал болгосон лог-период болон спираль загварууд байв. Үнэн бол математикийн хатуу утгаараа ийм бүтэц нь хөгжлийн үед фрактал геометртэй ямар ч холбоогүй байсан бөгөөд үнэндээ зөвхөн эхний төрлийн фракталууд байсан. Одоогийн байдлаар судлаачид туршилт, алдааны үндсэн дээр антенны шийдэлд геометрийн мэдэгдэж буй фракталуудыг ашиглахыг оролдож байна. Загварчлалын загварчлал, туршилтын үр дүнд фрактал антеннууд нь ердийнхтэй бараг ижил ашиг олж авах боломжтой болох нь тогтоогдсон боловч гар утасны хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой жижиг хэмжээтэй. Төрөл бүрийн фрактал антеннуудыг бий болгох чиглэлээр олж авсан үр дүнг авч үзье.

Коэний нийтэлсэн шинэ антенны дизайны шинж чанарыг судлах үр дүн мэргэжилтнүүдийн анхаарлыг татав. Олон судлаачдын хүчин чармайлтын ачаар өнөөдөр фрактал антенны онол нь EMA-ийн синтез, дүн шинжилгээ хийх бие даасан, нэлээд хөгжсөн төхөөрөмж болж хувирсан.

3.2 Үл хөдлөх хөрөнгөфрактал антенууд

SFC-ийг монополь ба диполь гар үйлдвэрлэх, хэвлэмэл антеннуудын топологи, давтамж сонгох гадаргуу (FSS) эсвэл цацруулагч бүрхүүл үүсгэх, гогцооны антенны контур, эвэрний нүхний профайлыг бий болгох, түүнчлэн үүрний антенны нүхийг тээрэмдэх загвар болгон ашиглаж болно.

Cushcraft-ийн мэргэжилтнүүдийн Кохын муруй, дөрвөлжин долгионы дөрвөн давталт ба мушгиа антенн дээр олж авсан туршилтын өгөгдөл нь Кох антенны цахилгаан шинж чанарыг үечилсэн бүтэцтэй бусад ялгаруулагчтай харьцуулах боломжийг олгодог. Харьцуулсан бүх ялгаруулагчид олон давтамжийн шинж чанартай байсан бөгөөд энэ нь импедансийн график дахь үечилсэн резонансын илрэлээр илэрдэг. Гэсэн хэдий ч олон зурвасын хэрэглээний хувьд Кох фрактал нь хамгийн тохиромжтой бөгөөд давтамж нэмэгдэх тусам реактив ба идэвхтэй эсэргүүцлийн оргил утга буурч, харин меандер ба спиральд нэмэгддэг.

Ерөнхийдөө нарийн төвөгтэй топологи бүхий дамжуулагч дахь долгионы үйл явцын аналитик тайлбар байхгүйгээс фрактал хүлээн авагч антен ба түүн дээр ирж буй цахилгаан соронзон долгионы харилцан үйлчлэлийн механизмыг онолын хувьд төсөөлөхөд хэцүү гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ийм нөхцөлд фрактал антенны үндсэн параметрүүдийг математик загварчлалаар тодорхойлох нь зүйтэй.

Анхны өөртэйгөө төстэй фрактал муруйг бүтээх жишээг 1890 онд Италийн математикч Жузеппе Пеано үзүүлжээ. Хязгаарт түүний санал болгосон шугам нь талбайг бүрэн дүүргэж, түүний бүх цэгийг тойрон гүйдэг (Зураг 9). Дараа нь ижил төстэй бусад объектууд олдсон бөгөөд тэдгээр нь гэр бүлээ нээсний нэрээр "Пеано муруй" гэсэн ерөнхий нэрийг авсан. Пианогийн санал болгосон муруйн цэвэр аналитик тайлбараас болж SFC шугамын ангилалд зарим нэг төөрөгдөл үүссэн нь үнэн. Үнэн хэрэгтээ, "Пеано муруй" гэсэн нэрийг зөвхөн анхны муруйд өгөх ёстой бөгөөд тэдгээрийн бүтэц нь Пеаногийн нийтэлсэн аналитиктай тохирч байна (Зураг 10).

Зураг 9 - Пеано муруйн давталт: a) эхний шугам, б) эхний, в) хоёр дахь ба г) гурав дахь давталт

Зураг 10 - 1891 онд Хилбертийн санал болгосон полилинийн давталт

Ихэнхдээ рекурсив Peano муруй гэж тайлбарладаг

Тиймээс, авч үзэж буй антенны технологийн объектуудыг тодорхойлохын тулд фрактал антенны нэг буюу өөр хэлбэрийг тайлбарлахдаа SFC-ийн холбогдох өөрчлөлтийг санал болгосон зохиогчдын нэрийг боломжтой бол дурдах хэрэгтэй. Энэ нь илүү чухал бөгөөд учир нь тооцоолсноор SFC-ийн мэдэгдэж буй сортуудын тоо гурван зуу дөхөж байгаа бөгөөд энэ тоо нь хязгаар биш юм.

Пиано муруй (Зураг 9) нь анхны хэлбэрээрээ долгион хөтлүүр, хэвлэмэл болон бусад нүхний фрактал антеннуудын хананд антен хийхэд тохиромжтой боловч утастай антенн барихад тохиромжгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. хэсгүүд. Тиймээс Fractus-ийн мэргэжилтнүүд "Peanodec" нэртэй өөрчлөлтийг санал болгов (Зураг 11).

Зураг 11 - Пеано муруйн өөрчлөлтийн хувилбар (“Пеанодек”): a) эхний, б) хоёр дахь в) гурав дахь давталт

Кох топологи бүхий антеннуудын ирээдүйтэй хэрэглээ бол MIMO холбооны систем (олон оролт, гаралт бүхий холбооны систем) юм. Ийм харилцаа холбоо дахь хэрэглэгчийн терминалуудын антенны массивыг жижигрүүлэхийн тулд Патрас (Грек) их сургуулийн цахилгаан соронзон судлалын лабораторийн мэргэжилтнүүд урвуу L-антен (ILA) -тай фрактал ижил төстэй байдлыг санал болгов. Уг санааны мөн чанар нь Кох чичиргээг 2:1 уртын харьцаатай сегмент болгон хуваах цэг дээр 90°-аар нугалахад оршдог. ~2.4 Гц давтамжтай хөдөлгөөнт холбооны хувьд ийм хэвлэсэн антенны хэмжээс нь 12.33×10.16 мм (~L/10ChL/12), зурвасын өргөн ~20%, үр ашиг нь 93% байна.

Зураг 12 - Хос зурвасын (2.45 ба 5.25 GHz) антенны массивын жишээ

Азимутын цацрагийн загвар бараг жигд, тэжээгчийн оролтын хувьд олз нь ~3.4 дБ байна. Өгүүлэлд дурдсанчлан ийм хэвлэмэл элементүүдийг торны нэг хэсэг болгон ажиллуулах (Зураг 12) нь нэг элементтэй харьцуулахад үр ашиг нь буурч байгаа нь үнэн. Тиймээс 2.4 GHz давтамжтайгаар 90 ° -аар нугалж буй Кох монополийн үр ашиг 93-аас 72%, 5.2 ГГц давтамжтай үед 90-80% хүртэл буурдаг. Өндөр давтамжийн зурвасын антеннуудын харилцан нөлөөллөөр нөхцөл байдал арай дээрдсэн: 5.25 ГГц давтамжтайгаар төв хос антеныг бүрдүүлдэг элементүүдийн хоорондын тусгаарлалт 10 дБ байна. Дохионы давтамжаас хамааран өөр өөр мужтай зэргэлдээх элементүүдийн харилцан нөлөөллийн хувьд тусгаарлалт нь 11 дБ (2.45 ГГц) -ээс 15 дБ (5.25 ГГц давтамжтай) хооронд хэлбэлздэг. Антенны гүйцэтгэл муудаж байгаа шалтгаан нь хэвлэмэл элементүүдийн харилцан нөлөөлөл юм.

Тиймээс, антенны системийн олон янзын параметрүүдийг Кохын тасархай шугаман дээр үндэслэн сонгох чадвар нь дотоод эсэргүүцлийн утга, резонансын давтамжийн тархалтын янз бүрийн шаардлагыг хангах боломжийг дизайныг олгодог. Гэсэн хэдий ч рекурсив хэмжээс ба антенны шинж чанаруудын харилцан хамаарлыг зөвхөн тодорхой геометрийн хувьд олж авах боломжтой тул бусад рекурсив тохиргоонд авч үзсэн шинж чанаруудын хүчинтэй байх нь нэмэлт судалгаа шаарддаг.

3.3 Фрактал антенны шинж чанар

13 эсвэл 20-р зурагт үзүүлсэн Кох фрактал антен нь ижил талт рекурсын гурвалжинг ашиглан хэрэгжүүлж болох сонголтуудын нэг юм. өнцөг ба түүний суурь дээр (доголын өнцөг эсвэл "доголын өнцөг") 60 ° байна. Кох фракталын энэ хувилбарыг ихэвчлэн стандарт гэж нэрлэдэг. Фракталын өөрчлөлтийг энэ өнцгийн бусад утгуудтай хамт ашиглах боломжтой юу гэж гайхах нь зүйн хэрэг юм. Виной анхдагч гурвалжны суурь дээрх өнцгийг антенны дизайныг тодорхойлох параметр болгон авч үзэхийг санал болгов. Энэ өнцгийг өөрчилснөөр та өөр өөр хэмжээтэй ижил төстэй рекурсив муруйг олж авах боломжтой (Зураг 13). Муруйнууд нь өөрөө ижил төстэй шинж чанарыг хадгалдаг боловч үүссэн шугамын урт нь өөр байж болох бөгөөд энэ нь антенны шинж чанарт нөлөөлдөг. Виной анх удаа антенны шинж чанар ба ерөнхий тохиолдолд хамаарлаар тодорхойлогдсон ерөнхий Кох фрактал D хэмжээсийн хоорондын хамаарлыг судалжээ.

(1)

Өнцөг ихсэх тусам фракталын хэмжээ мөн нэмэгдэж, u>90°-д 2-т ойртож байгааг харуулсан. Фрактал антенны онолд ашигласан хэмжээсийн тухай ойлголт нь геометрт хүлээн зөвшөөрөгдсөн ойлголттой зарим талаараа зөрчилдөж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. , энэ хэмжүүр нь зөвхөн хязгааргүй рекурсив объектод хамаарах тохиолдолд.

Зураг 13 - Фрактал үүсгэгч дэх гурвалжны суурь дээр a) 30 ° ба b) 70 ° өнцгөөр Кохын муруйг барих.

Хэмжээ нэмэгдэхийн хэрээр тасархай шугамын нийт урт нь шугаман бус байдлаар нэмэгдэж, дараах хамаарлаар тодорхойлогдоно.

(2)

Энд L0 нь шугаман диполын урт, төгсгөл хоорондын зай нь Кохын тасархай шугамынхтай ижил, n нь давталтын тоо юм. Зургаа дахь давталтаар u = 60 ° -аас u = 80 ° хүртэл шилжих нь префракталын нийт уртыг 4 дахин ихэсгэх боломжийг олгодог. Таны хүлээж байгаачлан рекурсив хэмжээс ба антенны шинж чанаруудын үндсэн резонансын давтамж, резонансын дотоод эсэргүүцэл, олон зурвасын шинж чанаруудын хооронд шууд хамаарал байдаг. Виной компьютерийн тооцоонд үндэслэн Кох диполь fk-ийн анхны резонансын давтамж нь префрактал D-ийн хэмжээс, давталтын тоо n, Кох хугарлын шугамтай ижил өндөртэй шулуун шугаман диполь fD-ийн резонансын давтамжаас хамаарах хамаарлыг олж авсан. туйлын цэгүүдэд):

(3)

Зураг 14 - Цахилгаан соронзон долгионы алдагдлын нөлөө

Ерөнхий тохиолдолд эхний резонансын давтамж дахь Кох диполын дотоод эсэргүүцлийн хувьд дараахь ойролцоо харьцаа хүчинтэй байна.

(4)

Энд R0 нь шугаман диполийн дотоод эсэргүүцэл (D=1), авч үзэж буй тохиолдолд 72 Ом-той тэнцүү байна. (3) ба (4) илэрхийлэлийг резонансын давтамж ба дотоод эсэргүүцлийн шаардлагатай утгууд бүхий антенны геометрийн параметрүүдийг тодорхойлоход ашиглаж болно. Кох диполын олон зурвасын шинж чанар нь u өнцгийн утгад маш мэдрэмтгий байдаг. Өсөх тусам резонансын давтамжийн нэрлэсэн утга ойртож, улмаар өгөгдсөн спектрийн муж дахь тэдгээрийн тоо нэмэгддэг (Зураг 15). Түүнээс гадна давталтын тоо өндөр байх тусам энэ нэгдэл улам хүчтэй болно.

Зураг 15 - Резонансын давтамж хоорондын зайг нарийсгах нөлөө

Пенсильванийн их сургуульд Кох диполийн өөр нэг чухал талыг судалсан - антенны дотоод эсэргүүцэл 50 Ом-д ойртох зэрэгт түүний цахилгаан хангамжийн тэгш бус байдлын нөлөөллийг судалжээ. Шугаман диполуудад тэжээлийн цэг нь ихэвчлэн тэгш бус байрлалтай байдаг. Дотоод эсэргүүцэл нь стандарт утгуудаас бага байдаг Кох муруй хэлбэртэй фрактал антенны хувьд ижил аргыг хэрэглэж болно. Тиймээс гурав дахь давталтаар төв хэсэгт тэжээгчийг холбох үед алдагдлыг тооцохгүйгээр стандарт Кох диполийн дотоод эсэргүүцэл (u = 60 °) нь 28 Ом байна. Тэжээгчийг антенны нэг төгсгөлд шилжүүлснээр 50 ом эсэргүүцлийг олж авах боломжтой.

Өнөөг хүртэл авч үзсэн Кох хугарлын шугамын бүх тохиргоог рекурсив байдлаар нэгтгэсэн. Гэсэн хэдий ч, Вина хэлснээр, хэрэв та энэ дүрмийг зөрчвөл, ялангуяа өөр өөр өнцгийг зааж өгвөл? Шинэ давталт болгонд антенны шинж чанарыг илүү уян хатан байдлаар өөрчилж болно. Ижил төстэй байдлыг хадгалахын тулд өнцгийг өөрчлөх ердийн схемийг сонгох нь зүйтэй. Жишээ нь: шугаман хуулийн дагуу өөрчлөх иn = иn-1 - Di·n, энд n нь давталтын тоо, Di? - гурвалжны суурь дахь өнцгийн өсөлт. Хагархай шугам барих энэ зарчмын хувилбар нь дараах өнцгийн дараалал юм: эхний давталт нь u1 = 20 °, хоёр дахь нь u2 = 10 ° гэх мэт. Энэ тохиолдолд чичиргээний тохиргоо нь хатуу рекурсив биш боловч нэг давталтаар нийлэгжүүлсэн түүний бүх сегментүүд ижил хэмжээ, хэлбэртэй байх болно. Тиймээс ийм эрлийз тасархай шугамын геометрийг өөртэйгөө төстэй гэж үздэг. Цөөн тооны давталттай, Di сөрөг өсөлттэй хамт un өнцгийн квадрат эсвэл бусад шугаман бус өөрчлөлтийг ашиглаж болно.

Энэ арга нь антенны резонансын давтамжийн тархалт ба түүний дотоод эсэргүүцлийн утгыг тохируулах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч давталт дахь өнцгийн утгыг өөрчлөх дарааллыг дахин зохион байгуулах нь ижил үр дүнг өгдөггүй. Эвдэрсэн шугамын ижил өндөрт ижил өнцгийн янз бүрийн хослолууд, жишээлбэл u1 = 20 °, u2 = 60 ° ба u1 = 60 °, u2 = 20 ° (Зураг 16) префракталуудын ижил өргөтгөсөн уртыг өгнө. Гэхдээ хүлээлтээс ялгаатай нь параметрүүдийн бүрэн давхцал нь резонансын давтамж, антенны олон зурвасын шинж чанарыг тодорхойлох боломжийг олгодоггүй. Үүний шалтгаан нь тасархай шугамын сегментүүдийн дотоод эсэргүүцлийн өөрчлөлт, i.e. Гол үүрэг нь дамжуулагчийн хэмжээ биш харин түүний тохиргоонд тоглодог.

Зураг 16 - Хоёр дахь давталтын сөрөг өсөлттэй Dq (a), эерэг өсөлттэй Dq (b) ба гурав дахь давталтын сөрөг өсөлттэй Dq = 40°, 30°, 20° (c) давталтын ерөнхий Кох префракталууд.

4. Фрактал антенны жишээ

4.1 Антенны тойм

Антенны сэдэв нь мэдээлэл дамжуулах орчин үеийн онолын хамгийн ирээдүйтэй бөгөөд ихээхэн сонирхол татдаг сэдвүүдийн нэг юм. Шинжлэх ухааны хөгжлийн яг энэ чиглэлийг хөгжүүлэх хүсэл эрмэлзэл нь орчин үеийн технологийн ертөнцөд мэдээлэл дамжуулах хурд, аргад тавигдах шаардлага байнга нэмэгдэж байгаатай холбоотой юм. Өдөр бүр бие биетэйгээ харилцаж байхдаа бид мэдээллийг байгалийн жамаар, агаараар дамжуулдаг. Яг үүнтэй адил эрдэмтэд олон тооны компьютерийн сүлжээнд харилцахыг заах санааг гаргаж ирэв.

Үүний үр дүнд энэ чиглэлээр шинэ бүтээн байгуулалтууд гарч, компьютерийн тоног төхөөрөмжийн зах зээлд батлагдаж, дараа нь утасгүй мэдээлэл дамжуулах стандартыг баталсан. Өнөөдөр BlueTooth, WiFi зэрэг дамжуулах технологиуд аль хэдийн батлагдсан бөгөөд нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Гэхдээ хөгжил үүгээр зогсдоггүй, зогсох ч боломжгүй, зах зээлийн шинэ шаардлага, шинэ хүсэл эрмэлзэл гарч ирдэг.

Технологийг боловсруулж байх үед дамжуулах хурд маш гайхалтай байсан тул өнөөдөр эдгээр бүтээн байгуулалтыг хэрэглэгчдийн шаардлага, хүслийг хангахаа больсон. Хэд хэдэн тэргүүлэх хөгжлийн төвүүд одоо байгаа WiFi стандартын сувгийн өргөтгөл дээр үндэслэн хурдыг нэмэгдүүлэх зорилготой шинэ WiMAX төслийг эхлүүлсэн. Энэ бүхэнд антенны сэдэв ямар байр суурь эзэлдэг вэ?

Дамжуулах сувгийг өргөжүүлэх асуудлыг одоо байгаатай харьцуулахад илүү их шахалтыг нэвтрүүлэх замаар хэсэгчлэн шийдэж болно. Фрактал антен ашиглах нь энэ асуудлыг илүү сайн, үр дүнтэй шийдвэрлэх болно. Үүний шалтгаан нь фрактал антеннууд ба давтамжийн сонгомол гадаргуу ба тэдгээрт суурилсан эзэлхүүн нь өвөрмөц электродинамик шинж чанартай байдаг, тухайлбал: өргөн зурвасын зурвас, давтамжийн муж дахь зурвасын өргөнийг давтах чадвар гэх мэт.

4.1.1 Cayley модыг барих

Кэйли мод бол фрактал багцуудын сонгодог жишээнүүдийн нэг юм. Үүний тэг давталт нь зөвхөн өгөгдсөн l урттай шулуун шугамын сегмент юм. Эхний болон дараагийн сондгой давталт бүр нь өмнөх давталтын сегменттэй перпендикуляр байрлалтай, өмнөх давталттай яг ижил урттай l хоёр сегментээс бүрдэх ба түүний төгсгөлүүд нь сегментүүдийн дунд холбогдсон байна.

Фракталын хоёр дахь болон дараагийн жигд давталт бүр нь өмнөх давталттай перпендикуляр байрласан өмнөх давталтын l/2 урттай хоёр сегмент юм.

Кэйли модыг барих үр дүнг Зураг 17-д үзүүлэв.Антенны нийт өндөр нь 15/8л, өргөн нь 7/4л.

Зураг 17 - Кэйли модны бүтээн байгуулалт

“Кэйли мод” антенны тооцоо, шинжилгээ 6-р эрэмбийн Кейли мод хэлбэрийн фрактал антенны онолын тооцоог хийсэн. Энэхүү практик асуудлыг шийдэхийн тулд дамжуулагч элементүүдийн электродинамик шинж чанарыг нарийн тооцоолоход нэлээд хүчирхэг хэрэгсэл болох EDEM програмыг ашигласан. Энэхүү програмын хүчирхэг хэрэгсэл, хэрэглэгчдэд ээлтэй интерфейс нь энэ түвшний тооцоололд зайлшгүй шаардлагатай болгодог.

Зохиогчид антенны загвар зохион бүтээх, дохио хүлээн авах, дамжуулах резонансын давтамжийн онолын утгыг тооцоолох, EDEM програмын хэлний интерфейс дэх асуудлыг танилцуулах даалгавартай тулгарсан. "Кэйли мод" дээр суурилсан фрактал антенныг Зураг 18-д үзүүлэв.

Дараа нь зохион бүтээсэн фрактал антен руу хавтгай цахилгаан соронзон долгион илгээгдсэн бөгөөд уг программ нь антенны өмнөх ба дараах талбайн тархалтыг тооцоолж, фрактал антенны электродинамик шинж чанарыг тооцоолсон.

Зохиогчдын хийсэн "Кэйли мод" фрактал антенны тооцооллын үр дүн нь дараахь дүгнэлтийг хийх боломжийг бидэнд олгосон. Цуврал резонансын давтамж нь өмнөх давтамжаас ойролцоогоор хоёр дахин давтагддаг болохыг харуулсан. Антенны гадаргуу дээрх гүйдлийн тархалтыг тодорхойлсон. Цахилгаан соронзон орны нийт дамжуулалтын болон нийт тусгалын талбайг судалсан.

Зураг 18 - 6-р эрэмбийн Кейли мод

4 .1.2 Мультимедиа антен

Бяцхан дүрслэл дэлхий даяар үсрэнгүй хөгжиж байна. Буурцагны ширхэгийн хэмжээтэй компьютер гарч ирэхэд тун удахгүй байгаа ч энэ хооронд Fractus компани хэмжээ нь цагаан будааны ширхэгээс бага хэмжээтэй антеныг бидний анхаарлыг татаж байна (Зураг 19).

Зураг 19 - Фрактал антен

Micro Reach Xtend нэртэй шинэ бүтээгдэхүүн нь 2.4 GHz давтамжтайгаар ажилладаг бөгөөд Wi-Fi болон Bluetooth утасгүй технологи, түүнчлэн бусад түгээмэл бус стандартуудыг дэмждэг. Энэхүү төхөөрөмж нь патентлагдсан фрактал антенны технологид суурилсан бөгөөд түүний талбай нь ердөө 3,7 х 2 мм юм. Хөгжүүлэгчдийн үзэж байгаагаар жижигхэн антен нь ойрын ирээдүйд ашиглах боломжтой мультимедиа бүтээгдэхүүний хэмжээг багасгах эсвэл нэг төхөөрөмжид илүү олон боломжуудыг багтаах боломжтой болно.

Телевизийн станцууд нь 50-900 МГц давтамжтай дохиог дамжуулдаг бөгөөд дамжуулагч антеннаас олон километрийн зайд найдвартай хүлээн авдаг. Өндөр давтамжийн чичиргээ нь барилга байгууламж, янз бүрийн саад тотгоруудаар дамжин өнгөрдөг нь нам давтамжийнхаас хамаагүй муу бөгөөд тэдгээр нь зүгээр л эргэн тойронд нь бөхийдөг. Иймээс ердийн утасгүй холбооны системд ашигладаг, 2.4 GHz-ээс дээш давтамжтай ажилладаг Wi-Fi технологи нь зөвхөн 100 м-ээс ихгүй зайд дохио хүлээн авах боломжийг олгодог.Дэвшилтэт Wi-Fi технологид чиглэсэн энэхүү шударга бус байдал удахгүй дуусах нь мэдээжийн хэрэг, ямар ч хор хөнөөлгүй болно. ТВ хэрэглэгчдэд. Ирээдүйд Wi-Fi технологид суурилсан төхөөрөмжүүд нь ажиллаж байгаа телевизийн сувгуудын хоорондох давтамж дээр ажиллах бөгөөд ингэснээр найдвартай хүлээн авах хүрээ нэмэгдэнэ. Телевизийн үйл ажиллагаанд саад учруулахгүйн тулд Wi-Fi систем (дамжуулагч ба хүлээн авагч) нь ойр орчмын давтамжийг байнга сканнердаж, агаарт мөргөлдөхөөс сэргийлнэ. Илүү өргөн давтамжийн хүрээ рүү шилжих үед өндөр болон бага давтамжийн аль алиных нь дохиог адилхан хүлээн авах чадвартай антентай байх шаардлагатай болдог. Уламжлалт ташуурын антенн нь эдгээр шаардлагыг хангадаггүй, учир нь Тэд уртынхаа дагуу тодорхой долгионы урттай давтамжийг сонгон авдаг. Өргөн давтамжийн мужид дохио хүлээн авахад тохиромжтой антен бол фрактал хэлбэртэй антен гэж нэрлэгддэг антен юм - энэ нь бид ямар ч томруулж харахаас үл хамааран ижил харагддаг бүтэц юм. Фрактал антен нь хоорондоо мушгирсан янз бүрийн урттай олон зүү антеннуудаас бүрдэх бүтэц шиг ажилладаг.

4.1.3 "Эвдэрсэн" антен

Америкийн инженер Натан Коэн арван жилийн өмнө сонирхогчийн радио станцыг гэртээ угсрахаар шийдсэн боловч гэнэтийн бэрхшээлтэй тулгарсан. Түүний байр Бостоны төвд байрладаг байсан бөгөөд хотын удирдлагууд барилгын гадна антен байрлуулахыг хатуу хоригложээ. Радио сонирхогчийн дараагийн амьдралыг бүхэлд нь орвонгоор нь эргүүлсэн шийдэл гэнэт олдсон.

Уламжлалт хэлбэртэй антен хийхийн оронд Кохен хөнгөн цагаан тугалган цаас авч, түүнийг Кохын муруй гэгддэг математикийн объектын хэлбэрт оруулав. 1904 онд Германы математикч Хельга фон Кох нээсэн энэхүү муруй нь фрактал буюу тасархай шугам бөгөөд олон үе шаттай Хятадын пагодын дээвэр шиг бие биенээсээ ургасан хязгааргүй буурдаг гурвалжингийн цуваа мэт харагддаг. Бүх фракталуудын нэгэн адил энэ муруй нь "өөртэйгөө төстэй", өөрөөр хэлбэл аль ч жижиг сегмент дээр ижил дүр төрхтэй, давтагддаг. Ийм муруйнууд нь энгийн үйлдлийг эцэс төгсгөлгүй давтах замаар бүтээгддэг. Шугам нь тэнцүү хэсгүүдэд хуваагддаг бөгөөд сегмент бүр дээр гурвалжин (фон Кох арга) эсвэл дөрвөлжин (Херман Минковскийн арга) хэлбэрээр гулзайлт хийдэг. Дараа нь үүссэн зургийн бүх тал дээр ижил төстэй дөрвөлжин эсвэл гурвалжин, гэхдээ жижиг хэмжээтэй, эргээд нугалж байна. Барилгын ажлыг эцэс төгсгөлгүй үргэлжлүүлснээр та цэг бүрт "эвдэрсэн" муруйг авч болно (Зураг 20).

Зураг 20 - Кох ба Минковскийн муруйг байгуулах

Кох муруйг барих нь хамгийн анхны фрактал объектуудын нэг юм. Хязгааргүй шулуун шугам дээр l урттай сегментүүдийг ялгадаг. Сегмент бүрийг гурван тэнцүү хэсэгт хувааж, дунд хэсэгт нь l/3 талтай тэгш талт гурвалжин байгуулна. Дараа нь үйл явц давтагдана: l/9 талтай гурвалжныг l/3 сегмент дээр, l/27 талтай гурвалжныг тэдгээрийн дээр барьж байгуулна. Энэ муруй нь өөрөө ижил төстэй буюу хуваарийн хувьд өөрчлөгддөггүй: түүний элемент бүр нь багасгасан хэлбэрээр муруйг өөрөө давтдаг.

Минковски фрактал нь Кохын муруйтай ижил төстэй бүтэцтэй бөгөөд ижил шинж чанартай байдаг. Үүнийг барьж байгуулахдаа гурвалжингийн системийн оронд меандруудыг шулуун шугам дээр барьдаг - хязгааргүй багасч буй "тэгш өнцөгт долгион".

Кохын муруйг бүтээхдээ Коэн зөвхөн хоёр, гурван алхамаар хязгаарласан. Дараа нь тэр дүрсийг жижиг цаасан дээр нааж, хүлээн авагчид хавсаргасан бөгөөд энэ нь ердийн антеннуудаас дутахааргүй ажиллаж байгааг олж мэдээд гайхжээ. Хожим нь түүний шинэ бүтээл нь цоо шинэ төрлийн антенны үндэслэгч болсон бөгөөд одоо олноор үйлдвэрлэгдэж байна.

Эдгээр антенууд нь маш авсаархан: гэрт суурилуулсан гар утасны фрактал антен нь ердийн слайдын хэмжээтэй (24 х 36 мм) хэмжээтэй байдаг. Үүнээс гадна тэд өргөн давтамжийн хүрээнд ажилладаг. Энэ бүхнийг туршилтаар илрүүлсэн; Фрактал антенны онол хараахан гараагүй байна.

Минковски алгоритмыг ашиглан хэд хэдэн дараалсан алхмуудаар хийгдсэн фрактал антенны параметрүүд маш сонирхолтой байдлаар өөрчлөгддөг. Хэрэв шулуун антеныг "дөрвөлжин долгион" хэлбэрээр нугалж байвал түүний ашиг нэмэгдэх болно. Антенны ашиг тусын дараагийн бүх меандрууд өөрчлөгддөггүй, гэхдээ түүний хүлээн авах давтамжийн хүрээ өргөжиж, антен нь өөрөө илүү нягт болдог. Үнэн бол эхний тав, зургаан алхам л үр дүнтэй байдаг: дамжуулагчийг цаашид нугалахын тулд та диаметрийг нь багасгах хэрэгтэй бөгөөд энэ нь антенны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, ашиг алдагдахад хүргэнэ.

Зарим нь онолын асуудалд толгойгоо гашилгаж байхад зарим нь шинэ бүтээлээ практикт идэвхтэй хэрэгжүүлж байна. Одоо Бостоны их сургуулийн профессор, Фрактал антенны системийн техникийн ахлах байцаагч Натан Коэний хэлснээр "хэдхэн жилийн дараа фрактал антенууд үүрэн болон радио утас болон бусад олон утасгүй холбооны төхөөрөмжүүдийн салшгүй хэсэг болно."

антенны массив фрактал

4.2 Фрактал антенны хэрэглээ

Өнөөдөр харилцаа холбоонд ашиглагдаж буй олон антенны загваруудын дотроос нийтлэлийн гарчигт дурдсан антенны төрөл нь харьцангуй шинэ бөгөөд мэдэгдэж буй шийдлүүдээс эрс ялгаатай юм. Фрактал бүтцийн электродинамикийг судалсан анхны нийтлэлүүд 20-р зууны 80-аад онд гарч ирэв. Антенны технологид фрактал чиглэлийн практик хэрэглээг одоогоос 10 гаруй жилийн өмнө Америкийн инженер Натан Коэн, одоо Боаоны их сургуулийн профессор, Fractal Antenna Systems компанийн техникийн ахлах байцаагч эхлүүлсэн. Бостон хотын төвд амьдардаг тэрээр хотын захиргаанаас гадаа антен суурилуулахыг хориглохыг даван туулахын тулд сонирхогчдын радио станцын антенныг хөнгөн цагаан тугалган цаасаар хийсэн гоёл чимэглэлийн дүрс болгон хувиргахаар шийджээ. Үүний үндэс болгон тэрээр геометрт мэдэгдэж буй Кох муруйг (Зураг 20) авсан бөгөөд түүний тайлбарыг 1904 онд Шведийн математикч Нилс Фабиан Хельге фон Кох (1870-1924) санал болгосон.

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

Дамжуулах антеннуудын тухай ойлголт, үйл ажиллагааны зарчим, тэдгээрийн цацрагийн загвар. Фрактал антенны хэмжээ ба резонансын давтамжийн тооцоо. Кох фрактал дээр суурилсан хэвлэмэл бичил туузан антенны загвар ба утас төрлийн антенны 10 прототип.

дипломын ажил, 2015 оны 02-р сард нэмэгдсэн


Фрактал антенны хөгжил. Фрактал антенны барилгын арга, ажиллах зарчим. Пеано муруйг байгуулах. Фрактал тэгш өнцөгт эвдэрсэн антен үүсэх. Хос зурвасын антенны массив. Фрактал давтамж-сонгомол гадаргуу.

дипломын ажил, 2015 оны 06-р сарын 26-нд нэмэгдсэн


Идэвхтэй фазын массив антеннуудын хүлээн авах модулийн блок диаграмм. Антенны ирмэг дэх өдөөлтийг харьцангуй бууруулах тооцоо. Хүлээн авах үе шаттай массив антенны энергийн боломж. Цацрагийн тэгш байдлын нарийвчлал. Ялгаруулагчийг сонгох, тооцоолох.

курсын ажил, 2014/11/08 нэмэгдсэн


Антенна-Сервис ХХК-ийн үйл ажиллагааны танилцуулга: хуурай газрын болон хиймэл дагуулын антенны системийг суурилуулах, ашиглалтад оруулах, харилцаа холбооны сүлжээг төлөвлөх. Хиймэл дагуулын антенны үндсэн шинж чанар, хэрэглээний талбайн ерөнхий шинж чанарууд.

дипломын ажил, 2014 оны 05-р сарын 18-нд нэмэгдсэн


Үүрэн холбооны системийн антеннуудын төрөл, ангилал. KP9-900 антенны техникийн шинж чанарууд. Антенны үр ашгийн гол алдагдал нь төхөөрөмжийн ажиллагааны байрлалд байдаг. Үүрэн холбооны системийн антеныг тооцоолох арга. MMANA антенны загварчлагчийн шинж чанарууд.

курсын ажил, 2014.10.17 нэмэгдсэн


Антенны массивыг түгээх хэлхээн дэх богино долгионы төхөөрөмжийн төрлүүд. Задрах аргад суурилсан бичил долгионы төхөөрөмжийн загвар. Олон элементийн бичил долгионы төхөөрөмжүүдийн автоматжуулсан болон параметрийн төрлийн синтезийн "Model-S" програмтай ажиллах.

туршилт, 2011 оны 10/15-нд нэмэгдсэн


Антенны онолын үндсэн үүрэг, энэ төхөөрөмжийн шинж чанарууд. Максвеллийн тэгшитгэл. Хязгааргүй орон зайд цахилгаан диполь орон. Чичиргээ болон диафрагмын антенны онцлог шинж чанарууд. Сараалжны далайцыг хянах арга.

заавар, 2013 оны 04-р сарын 27-нд нэмэгдсэн


Радиаторын хувьд цилиндр мушгиа антентай шугаман массив. Өндөр чанартай антенны ажиллагааг хангахын тулд антенны массивыг ашиглах. Босоо сканнердсан антенны массивын загвар. Нэг ялгаруулагчийн тооцоо.

курсын ажил, 2010/11/28 нэмэгдсэн


Үр ашигтай антен бий болгох аргууд. Шугаман антенны массив. Оновчтой аялах долгионы антен. Чиглэлийн коэффициент. Хавтгай антенны массив. Цацрагийн элементийн оролтын эсэргүүцэл. Тэнцвэргүй зайтай торны онцлог ба хэрэглээ.

курсын ажил, 2015/08/14 нэмэгдсэн


Цацраг болон цахилгаан соронзон долгионыг хүлээн авахын тулд антен ашиглах. Маш олон төрлийн антеннууд байдаг. Саваа диэлектрик антеннаас угсарсан саваа диэлектрик антеннуудын шугаман массивын загвар.

UDC 621.396

дугуй монополь дээр суурилсан фрактал хэт өргөн зурвасын антен

Г.И.Абдрахманова

Уфа улсын нисэхийн техникийн их сургууль,

Трентогийн их сургуулийн дээд сургууль

Тэмдэглэл.Уг нийтлэлд фрактал технологид суурилсан хэт өргөн зурвасын антенны дизайны асуудлыг авч үзэх болно. Хуваарийн хүчин зүйлээс хамааран цацрагийн шинж чанарын өөрчлөлтийн судалгааны үр дүнг танилцуулав.болон давталтын түвшин. Тусгалын коэффициентийн шаардлагыг хангахын тулд антенны геометрийн параметрийн оновчлолыг хийсэн. Боловсруулсан антенны хэмжээс нь 34 × 28 мм 2, ажиллах давтамжийн хүрээ нь 3.09 ÷ 15 GHz юм.

Түлхүүр үг:хэт өргөн зурвасын радио холбоо, фрактал технологи, антен, тусгал.

Хураангуй:Фрактал технологийн үндсэн дээр хэт өргөн зурвасын шинэ антенныг хөгжүүлэх талаар баримт бичигт тайлбарласан болно. Хуваарийн хүчин зүйлийн утга, давталтын түвшингээс хамааран цацрагийн шинж чанарын өөрчлөлтийн талаархи судалгааны үр дүнг танилцуулав. Тусгалын коэффициентийн шаардлагыг хангахын тулд антенны геометрийн параметрийн оновчлолыг ашигласан. Боловсруулсан антенны хэмжээ нь 28 × 34 мм 2, зурвасын өргөн нь 3.09 ÷ 15 GHz юм.

Түлхүүр үгс:хэт өргөн зурвасын радио холбоо, фрактал технологи, антен, тусгалын коэффициент.

1. Танилцуулга

Өнөөдөр хэт өргөн зурвасын (UWB) холбооны системүүд нь харилцаа холбооны тоног төхөөрөмж хөгжүүлэгчид болон үйлдвэрлэгчдийн сонирхлыг их татаж байна, учир нь тэдгээр нь асар том өгөгдлийн урсгалыг хэт өргөн давтамжийн зурваст лицензгүйгээр өндөр хурдаар дамжуулах боломжийг олгодог. Дамжуулсан дохионы онцлог нь дамжуулагчийн цогцолборын нэг хэсэг болох хүчирхэг өсгөгч, дохио боловсруулах нарийн төвөгтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүд байхгүй гэсэн үг боловч тэдгээрийн хүрээг (5-10 м) хязгаарладаг.

Хэт богино импульстай үр дүнтэй ажиллах чадвартай зохих элементийн суурь байхгүй байгаа нь UWB технологийг олноор нэвтрүүлэхэд саад болж байна.

Transceiver антенн нь дохио дамжуулах/хүлээн авах чанарт нөлөөлдөг гол элементүүдийн нэг юм. UWB төхөөрөмжүүдийн антенны технологийг зохион бүтээх чиглэлээр патент, судалгааны үндсэн чиглэл нь шаардлагатай давтамж, эрчим хүчний шинж чанарыг хангахын зэрэгцээ үйлдвэрлэлийн зардлыг багасгах, багасгах, түүнчлэн шинэ хэлбэр, бүтцийг ашиглах явдал юм.

Тиймээс антенны геометрийг төв хэсэгт нь тэгш өнцөгт U хэлбэрийн оролт бүхий сплайн дээр үндэслэн бүтээсэн бөгөөд энэ нь хаах функцтэй UWB зурваст ажиллах боломжийг олгодог. WLAN - зурвас, антенны хэмжээс - 45.6 × 29 мм 2. Цацрагийн элементээр дамжуулагч хавтгайтай (50х50 мм 2) харьцангуй 7 мм-ийн өндөрт байрлах 28х10 мм 2 хэмжээтэй тэгш хэмт бус Е хэлбэрийн дүрсийг сонгосон. Тэгш өнцөгт цацрагийн элемент дээр суурилсан хавтгай монопол антенн (22х22мм2) ба урвуу талдаа шатны резонансын байгууламжийг үзүүлэв.

2 Асуудлын талаархи мэдэгдэл

Дугуй бүтэц нь нэлээд өргөн зурвасын өргөн, хялбаршуулсан загвар, жижиг хэмжээтэй, үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулж чаддаг тул дугуй монополь дээр суурилсан UWB антенныг хөгжүүлэхийг энэхүү баримт бичигт санал болгож байна. Шаардлагатай давтамжийн хүрээ - 3.1 ÷ 10.6 GHz -10 дБ тусгалын коэффициент S 11, (Зураг 1).

Цагаан будаа. 1. Гэрэл тусгахад шаардлагатай маск S 11

Бяцхан болгохын тулд антенны геометрийг фрактал технологийг ашиглан шинэчлэх бөгөөд энэ нь цацрагийн шинж чанар нь масштабын хүчин зүйлийн утгаас хамаарлыг судлах боломжийг олгоно. δ ба фрактал давталтын түвшин.

Дараа нь дараахь параметрүүдийг өөрчлөх замаар үйл ажиллагааны хүрээг өргөжүүлэхийн тулд боловсруулсан фрактал антенныг оновчтой болгох зорилт тавьсан: хавтгай долгионы хөтлүүрийн (HF) төв дамжуулагчийн урт (CP), газрын хавтгайн урт (GP). ) ЭМС-ийн зай, "CP HF - цацрагийн элемент (E)".

Антенны загварчлал, тоон туршилтыг " CST Microwave Studio".

3 Антенны геометрийг сонгох

Дугуй монопольыг үндсэн элемент болгон сонгосон бөгөөд хэмжээ нь шаардлагатай хүрээний долгионы уртын дөрөвний нэг юм.

Хаана Л ар– CPU-ийг харгалзахгүйгээр антенны цацрагийн элементийн урт;ф Л- доод хязгаарын давтамж,ф Л = е мин uwb = 3.1·10 9 Гц; -тай- гэрлийн хурд, -тай = 3·10 8 м/с 2 .

Бид авдаг Л ар= 24.19 мм ≈ 24 мм. -ийн радиустай тойрог гэж үзвэлr = Л ар / 2 = 12 мм, мөн анхны CPU-ийн уртыг авнаLfбас тэнцүү r, бид тэг давталтыг авдаг (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2. Антенны тэг давталт

Диэлектрик субстратын зузаанТ сболон параметрийн утгуудтайεs = 3.38, тг δ = 0.0025 нь урд талд нь суурь болгон ашиглаж байна IE, CPU болон PZ . Үүний зэрэгцээ, зайнууд " PZ-CP" Звболон "PZ-IE" Ж 0.76 мм-тэй тэнцүү авсан. Загварын үйл явцад ашигласан бусад параметрүүдийн утгыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 1. Антенны параметрүүд ( δ = 2)

Нэр	Тодорхойлолт	Томъёо	Утга
Л а	Антенны урт	2 ∙ r + Lf	36 мм
В а	Антенны өргөн	2 ∙ r	24 мм
Lf	CPU-ийн урт	r + 0,1	12.1 мм
Wf	CPU-ийн өргөн		1.66 мм
Л г	PZ урт	r – Т с	11.24 мм
Л	Субстратын урт	Л а + Г с	37 мм
В с	Субстратын өргөн	В а+ 2 ∙ Г с	26 мм
G s 1	Субстратын босоо цоорхой		1 мм
G s 2	Субстратын хэвтээ цоорхой		1 мм
Т м	Металлын зузаан		0.035 мм
Т с	Субстратын зузаан		0.76 мм
r	0-р давталтын тойргийн радиус		12 мм
r 1	1-р давталтын тойргийн радиус	r /2	6 мм
r 2	2-р давталтын тойргийн радиус	r 1 /2	3 мм
r 3	Тойргийн радиус 3 давталт	r 2 /2	1.5 мм
εs	Диэлектрик тогтмол		3,38

Антенн нь төв дамжуулагч ба газрын хавтгайгаас бүрдэх давхар долгионы хөтлүүрээр тэжээгддэг. SMA -холбогч ба түүнд перпендикуляр байрладаг coplanar долгион хөтлүүрийн порт (CWP) (Зураг 3).

Хаана эфф - үр дүнтэй диэлектрик тогтмол:

К – эхний төрлийн бүрэн эллипс интеграл;

	(5)

Антен барихдаа хугарлын чанар нь элементүүдийг баглах тусгай аргад оршдог: антенны дараагийн давталт нь өмнөх давталтын элементүүдэд жижиг радиустай тойрог байрлуулах замаар үүсдэг. Энэ тохиолдолд масштабын хүчин зүйл δ хөрш давталтын хэмжээ хэд дахин ялгаатай болохыг тодорхойлдог. Энэ үйл явц нь тухайн тохиолдолд зориулагдсан δ = 2-г Зураг дээр үзүүлэв. 4.

Цагаан будаа. 4. Антенны эхний, хоёр, гурав дахь давталт ( δ = 2)

Тиймээс радиустай хоёр тойргийг хасах замаар эхний давталтыг олж авсанr 1 анхны элементээс. Хоёр дахь давталт нь радиусаар хоёр дахин хуваагдсан металл дугуйланг байрлуулах замаар үүсдэгr 2 эхний давталтын тойрог бүрт. Гурав дахь давталт нь эхнийхтэй төстэй боловч радиус нь тийм юмr 3 . Уг ажил нь тойргийн босоо болон хэвтээ байрлалыг судалж үздэг.

3.1 Элементүүдийн хэвтээ байрлал

Давталтын түвшингээс хамааран тусгалын коэффициентийн өөрчлөлтийн динамикийг Зураг дээр үзүүлэв. 5 төлөө δ = 2 ба Зураг дээр. 6 төлөө δ = 3. Шинэ захиалга бүр нэг нэмэлт резонансын давтамжтай тохирч байна. Тиймээс 0 ÷ 15 GHz-ийн авч үзсэн муж дахь тэг давталт нь 4 резонанстай тохирч, эхний давталт - 5 гэх мэт. Түүнээс гадна хоёр дахь давталтаас эхлэн шинж чанарын өөрчлөлтүүд мэдэгдэхүйц багасдаг.

Цагаан будаа. 5. Тусгалын коэффициентийн давталтын дарааллаас хамаарах хамаарал ( δ = 2)

Загварчлалын мөн чанар нь үе шат бүрт авч үзэж буй шинж чанаруудаас хамгийн ирээдүйтэй гэж тодорхойлсон нэгийг нь сонгох явдал юм. Үүнтэй холбогдуулан дараах дүрмийг нэвтрүүлэв.

Хэрэв тавиур нь -10 дБ-ээс дээш байгаа муж дахь илүүдэл (ялгаа) бага байвал ашиглалтын мужид (-10 дБ-ээс бага) тавиуртай шинж чанарыг сонгох хэрэгтэй, учир нь оновчлолын үр дүнд эхний хасагдах болно, хоёр дахь нь бүр ч доош унасан.

Цагаан будаа. 6. Тусгалын коэффициентийн давталтын дарааллаас хамаарах хамаарал ( δ = 3)

Хүлээн авсан өгөгдөл дээр үндэслэн энэ дүрмийн дагуу δ = 2 эхний давталттай харгалзах муруйг сонгосон δ = 3 – хоёр дахь давталт.

Дараа нь тусгалын коэффициентийн масштабын хүчин зүйлийн утгаас хамаарлыг судлахыг санал болгож байна. Өөрчлөлтийг анхаарч үзээрэй δ 2 ÷ 6 мужид эхний болон хоёр дахь давталтын 1-р алхамтай (Зураг 7, 8).

Графикуудын нэг сонирхолтой зан чанар нь эхлэнэ δ = 3, шинж чанар нь хавтгай, жигд болж, резонансын тоо тогтмол, өсөлт хэвээр байна δ түвшний өсөлт дагалддаг S 11 тэгш мужид, сондгойнуудын бууралт.

Цагаан будаа. 7. Эхний давталтын хуваарийн коэффициентээс тусгах коэффициентийн хамаарал ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

Энэ тохиолдолд хоёр давталтын хувьд сонгосон утга нь байна δ = 6.

Цагаан будаа. 8. Хоёр дахь давталтын хуваарийн коэффициентээс тусгах коэффициентийн хамаарал ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

δ = 6, учир нь энэ нь хамгийн доод тавиур, хамгийн гүн резонансаар тодорхойлогддог (Зураг 9).

Цагаан будаа. 9. S 11-ийн харьцуулалт

3.2 Элементүүдийн босоо байрлал

Тойрог босоо байрлалтай тохиолдолд давталтын түвшнээс хамаарч тусгалын коэффициентийн өөрчлөлтийн динамикийг Зураг дээр үзүүлэв. 10 төлөө δ = 2 ба Зураг дээр. 11 төлөө δ = 3.

Цагаан будаа. 10. Тусгалын коэффициентийн давталтын дарааллаас хамаарах хамаарал ( δ = 2)

Хүлээн авсан өгөгдөл дээр үндэслэн дүрмийн дагуу δ = 2 ба δ = 3 гурав дахь давталттай харгалзах муруйг сонгоно.

Цагаан будаа. 11. Тусгалын коэффициентийн давталтын дарааллаас хамаарах хамаарал ( δ = 3)

Эхний болон хоёр дахь давталтын хүрээнд (Зураг 12, 13) масштабын хүчин зүйлийн утгаас тусгалын коэффициентийн хамаарлыг авч үзэх нь оновчтой утгыг харуулж байна. δ = 6, хэвтээ байрлалын хувьд.

Цагаан будаа. 12. Эхний давталтын хуваарийн коэффициентээс тусгах коэффициентийн хамаарал ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

Энэ тохиолдолд хоёр давталтын хувьд сонгосон утга нь байна δ = 6, энэ нь мөн илэрхийлнэn-олон фрактал, энэ нь шинж чанаруудыг нэгтгэх шаардлагатай гэсэн үг юм δ = 2 ба δ = 3.

Цагаан будаа. 13. Хоёрдахь давталтын хуваарийн коэффициентээс тусгах коэффициентийн хамаарал ( δ = 2; 3; 4; 5; 6)

Ийнхүү харьцуулсан дөрвөн хувилбараас хоёр дахь давталттай тохирох муруйг сонгосон. δ = 6, өмнөх тохиолдлын адил (Зураг 14).

Цагаан будаа. 14. Харьцуулалт S 11 авч үзсэн дөрвөн антенны геометрийн хувьд

3.3 Харьцуулалт

Өмнөх хоёр дэд хэсэгт олж авсан босоо болон хэвтээ геометрийн хамгийн сайн сонголтуудыг авч үзвэл эхнийх нь (Зураг 15) дээр хийгдсэн боловч энэ тохиолдолд эдгээр сонголтуудын ялгаа тийм ч их биш юм. Ажиллах давтамжийн хүрээ: 3.825÷4.242 GHz ба 6.969÷13.2 GHz. Дараа нь UWB-ийн бүх хүрээг хамарсан антенныг хөгжүүлэхийн тулд дизайныг шинэчлэх болно.

Цагаан будаа. 15. Харьцуулалт S 11 эцсийн сонголтыг сонгох

4 Оновчлол

Энэ хэсэгт коэффициентийн утга бүхий фракталын хоёр дахь давталт дээр үндэслэн антенн оновчлолын талаар авч үзнэ δ = 6. Хувьсагчийн параметрүүдийг -д, тэдгээрийн өөрчлөлтийн мужийг 2-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Цагаан будаа. 20. Антенны харагдах байдал: a) урд тал; б) урвуу тал

Зураг дээр. 20-д өөрчлөлтийн динамикийг тусгасан шинж чанаруудыг харуулав S 11 алхам алхмаар, дараагийн үйлдэл бүрийн үнэн зөвийг нотлох. Хүснэгт 4-д гадаргуугийн гүйдэл болон цацрагийн хэв маягийг тооцоолоход цаашид ашигласан резонансын болон таслах давтамжийг харуулав.

Хүснэгт 3. Тооцоолсон антенны параметрүүд

Нэр	Анхны утга, мм	Эцсийн утга, мм
∆ Lf
Ж	Хүснэгт 13,133208
6,195	27,910472
8,85	21,613615
10,6	12,503542
12,87	47,745235

UWB хүрээний резонансын болон хилийн давтамж дахь антенны гадаргуугийн гүйдлийн тархалтыг Зураг дээр үзүүлэв. 21, цацрагийн хэв маягийг Зураг дээр үзүүлэв. 22.

a) 3.09 GHz b) 3.6 GHz

c) 6.195 GHz d) 8.85 GHz

e) 10.6 GHz f) 12.87 GHz

Цагаан будаа. 21. Гадаргуугийн гүйдлийн тархалт

A) Ф(φ ), θ = 0° б) Ф(φ ), θ = 90°

V) Ф(θ ), φ = 0° г) Ф(θ ), φ = 90°

Цагаан будаа. 22. Туйлын координатын систем дэх цацрагийн зүй тогтол

5 Дүгнэлт

Энэхүү баримт бичигт фрактал технологид суурилсан UWB антенныг зохион бүтээх шинэ аргыг танилцуулж байна. Энэ үйл явц нь хоёр үе шаттай. Эхний ээлжинд антенны геометрийг тохирох масштабын хүчин зүйл болон фрактал давталтын түвшинг сонгох замаар тодорхойлно. Дараа нь антенны гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хэмжээ нь цацрагийн шинж чанарт үзүүлэх нөлөөллийг судлах үндсэн дээр үүссэн хэлбэрт параметрийн оновчлолыг ашигладаг.

Давталтын дараалал нэмэгдэхийн хэрээр резонансын давтамжийн тоо нэмэгдэж, нэг давталт дахь масштабын хүчин зүйл нэмэгдэх нь илүү хавтгай зан үйлээр тодорхойлогддог болохыг тогтоосон. S 11 ба резонансын тогтмол байдал (эхлэх δ = 3).

Боловсруулсан антен нь түвшний хувьд 3.09 ÷ 15 GHz давтамжийн зурваст дохиог өндөр чанартай хүлээн авах боломжийг олгодог. S 11 < -10 дБ. Помимо этого антенна характеризуется малыми размерами 34×28 мм 2 , а следовательно может быть успешно применена в СШП приложениях.

6 Талархал

Судалгааг Европын холбооны буцалтгүй тусламжаар дэмжсэн"Эразмус Мундус арга хэмжээ 2", мөн A.G.I. профессорт баярлалааПаоло Рокка ашигтай хэлэлцүүлэгт зориулж.

Уран зохиол

1. Л . Лиззи, Г.Оливери, П.Рокко, А.Масса. UNII1/UNII2 WLAN зурвасын ховилтой шинж чанартай хавтгай монополь UWB антен. Цахилгаан соронзон судалгааны ахиц дэвшил B, Vol. 25, 2010. – 277-292 х.

2. Х.Малекпур, С.Жем. Олон резонанс бүхий атираат нөхөөсөөр тэжээгддэг хэт өргөн зурвасын богино холболттой нөхөөсийн антенууд. Цахилгаан соронзон судалгааны ахиц дэвшил B, Vol. 44, 2012. – 309-326 х.

3. Р.А. Садегзаден-Шейхан, М.Насер-Могадаси, Э.Эбадифалла, Х.Руста, М.Катули, Б.С. Вирди. Хэт өргөн зурвасын гүйцэтгэлд зориулж арын хавтгай шат хэлбэртэй резонансын бүтцийг ашигладаг хавтгай монопол антен. IET Microwaves, Antennas and Propagation, Vol. 4, Ис. 9, 2010. – 1327-1335 х.

4. Хэт өргөн зурвасын дамжуулах системийн тухай Комиссын дүрмийн 15-р хэсгийг хянан үзэх, Холбооны Харилцаа Холбооны Комисс, FCC 02-48, 2002. – 118 х.

Миний бичихийг хүссэн хамгийн эхний зүйл бол фрактал антенны түүх, онол, хэрэглээний талаар бага зэрэг танилцуулга юм. Фрактал антеннуудыг саяхан нээсэн. Тэдгээрийг анх 1988 онд Натан Коэн зохион бүтээсэн бөгөөд дараа нь тэрээр утсаар хэрхэн телевизийн антен хийх тухай судалгаагаа нийтэлж, 1995 онд патентжуулжээ.

Фрактал антен нь Википедиа дээр бичсэнчлэн хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг.

“Фрактал антенн нь өгөгдсөн нийт гадаргуу эсвэл эзэлхүүний хүрээнд цахилгаан соронзон дохиог хүлээн авах буюу дамжуулах чадвартай материалын уртыг (дотоод хэсэг эсвэл гадаад бүтэц дээр) уртасгах эсвэл периметрийг нэмэгдүүлэхийн тулд фрактал, өөрөө давтагдах загвар ашигладаг антен юм. .”

Энэ яг юу гэсэн үг вэ? За, та фрактал гэж юу болохыг мэдэх хэрэгтэй. Мөн Википедиагаас:

"Фрактал нь ихэвчлэн барзгар эсвэл хуваагдмал геометрийн хэлбэр бөгөөд хэсгүүдэд хуваагддаг бөгөөд хэсэг бүр нь бүхэлдээ жижиг хуулбар байдаг бөгөөд энэ нь өөрөө ижил төстэй байдал гэж нэрлэгддэг шинж чанар юм."

Тиймээс фрактал нь бие даасан хэсгүүдийн хэмжээнээс үл хамааран дахин дахин давтагддаг геометрийн хэлбэр юм.

Фрактал антеннууд нь ердийн антеннуудаас ойролцоогоор 20% илүү үр ашигтай болохыг тогтоожээ. Хэрэв та телевизийн антенаа дижитал эсвэл өндөр нарийвчлалтай видео хүлээн авах, үүрэн холбооны хүрээ, Wi-Fi хүрээ, FM эсвэл AM радио хүлээн авах гэх мэтийг нэмэгдүүлэхийг хүсч байвал энэ нь хэрэг болно.

Ихэнх гар утаснууд аль хэдийн фрактал антентай байдаг. Гар утаснуудын гадна талд антен байхгүй болсон тул та үүнийг анзаарсан байх. Учир нь тэдгээр нь хэлхээний самбарт сийлсэн фрактал антеннуудтай бөгөөд нэг антеннаас илүү сайн дохио хүлээн авч, Bluetooth, үүрэн холбоо, Wi-Fi зэрэг илүү олон давтамжийг хүлээн авах боломжийг олгодог.

Википедиа:

“Фрактал антенны хариу үйлдэл нь уламжлалт антенны загвараас мэдэгдэхүйц ялгаатай бөгөөд энэ нь өөр өөр давтамжид нэгэн зэрэг сайн гүйцэтгэлтэй ажиллах чадвартай. Зөвхөн тэр давтамжийг хүлээн авахын тулд стандарт антеннуудын давтамжийг хасах хэрэгтэй. Тиймээс фрактал антен нь ердийн антеннаас ялгаатай нь өргөн зурвасын болон олон зурвасын хэрэглээнд маш сайн загвар юм."

Гол арга бол фрактал антенаа хүссэн төвийн давтамж дээр цуурайтуулахаар зохион бүтээх явдал юм. Энэ нь таны хүрэхийг хүсч буй зүйлээс хамааран антенн өөр өөр харагдах болно гэсэн үг юм. Үүнийг хийхийн тулд та математик (эсвэл онлайн тооны машин) ашиглах хэрэгтэй.

Миний жишээн дээр би энгийн антен хийх гэж байна, гэхдээ та илүү төвөгтэй антен хийж болно. Илүү төвөгтэй байх тусмаа сайн. Би антенныг хийхийн тулд 18 судалтай цул утастай ороомог ашиглах болно, гэхдээ та өөрийн хэлхээний хавтанг өөрийн гоо зүйд тохируулан өөрчилж, илүү нарийвчлалтай, резонанстай жижиг эсвэл илүү төвөгтэй болгож болно.

Би дижитал телевиз эсвэл өндөр нягтралтай телевизор хүлээн авах телевизийн антенн хийх гэж байна. Эдгээр давтамжууд нь ажиллахад хялбар бөгөөд хагас долгионы уртад 15 см-ээс 150 см-ийн урттай байдаг. Энгийн байдал, эд ангиудын өртөг багатай байхын тулд би үүнийг нийтлэг диполь антенн дээр байрлуулах гэж байна, энэ нь 136-174 МГц-ийн (VHF) долгионыг барих болно.

UHF долгионыг (400-512 МГц) хүлээн авахын тулд та захирал эсвэл тусгал нэмж болно, гэхдээ энэ нь хүлээн авалтыг антенны чиглэлээс илүү хамааралтай болгоно. VHF нь мөн чиглэлтэй боловч UHF суурилуулалтанд телевизийн станц руу шууд чиглүүлэхийн оронд та VHF чихийг телевизийн станцтай перпендикуляр суурилуулах хэрэгтэй болно. Энд та бага зэрэг хүчин чармайлт гаргах хэрэгтэй болно. Би дизайныг аль болох энгийн болгохыг хүсч байна, учир нь энэ бол нэлээд төвөгтэй зүйл юм.

Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

• Хуванцар орон сууц гэх мэт бэхэлгээний гадаргуу (20 см х 15 см х 8 см)
• 6 эрэг. Би ган ​​хуудас металл эрэг ашигласан
• 300 Ом-оос 75 ​​Ом хүртэлх эсэргүүцэлтэй трансформатор.
• 18 AWG (0.8 мм) холбох утас
• Терминатор бүхий RG-6 коаксиаль кабель (хэрэв гадаа суурилуулах бол резинэн бүрээстэй)
• Гэрэл ойлгогч ашиглах үед хөнгөн цагаан . Дээрх хавсралтад нэг байсан.
• Нарийн маркер
• Хоёр хос жижиг бахө
• Захирагч нь 20 см-ээс багагүй байна.
• Өнцөг хэмжих зориулалттай конвейер
• Хоёр өрмийн хошуу, нэг нь таны эрэгнээс арай бага диаметртэй
• Жижиг утас таслагч
• Халив эсвэл халив

Тайлбар: Хөнгөн цагаан утсан антенны доод хэсэг нь зургийн баруун талд, трансформаторын наалдсан хэсэгт байрладаг.

Алхам 1: Гэрэл тусгагч нэмэх

Хуванцар бүрхүүлийн доор тусгал бүхий орон сууцыг угсарна

Алхам 2: Цооног өрөмдөх, холбох цэгүүдийг суурилуулах

Эдгээр байрлалд тусгалын эсрэг талд жижиг гаралтын нүхийг өрөмдөж, дамжуулагч боолтыг байрлуулна.

Алхам 3: Утсыг хэмжиж, хайчилж, тайрч ав

20 см-ийн дөрвөн ширхэг утсыг хайчилж, бие дээр нь тавь.

Алхам 4: Утаснуудыг хэмжих, тэмдэглэх

Тэмдэглэгээ ашиглан утсан дээрх 2.5 см тутамд тэмдэглэгээ хийнэ (эдгээр цэгүүдэд гулзайлгах болно)

Алхам 5: Фрактал үүсгэх

Энэ алхамыг утас бүрийн хувьд давтах ёстой. Фракталын хувьд тэгш талт гурвалжин хийх тул нугалах бүр нь яг 60 градус байх ёстой. Би хоёр бахө, протектор ашигласан. Гулзайлга бүрийг тэмдэг дээр хийдэг. Атираа хийхээсээ өмнө тэдгээрийн чиглэлийг төсөөлөөд үз дээ. Үүнийг хийхийн тулд хавсаргасан диаграммыг ашиглана уу.

Алхам 6: Диполь үүсгэх

Доод тал нь 6 инч урттай хоёр ширхэг утсыг хайчилж ав. Эдгээр утсыг урт талын дагуу дээд ба доод эрэг дээр боож, дараа нь голын эрэг дээр орооно. Дараа нь илүүдэл уртыг хайчилж ав.

Алхам 7: Диполь суурилуулах, трансформатор суурилуулах

Фрактал бүрийг булангийн эрэг дээр бэхлээрэй.

Тохиромжтой эсэргүүцэлтэй трансформаторыг төвийн хоёр эрэг дээр холбож, чангална.

Угсарч дууссан! Үүнийг шалгаад сайхан өнгөрүүлээрэй!

Алхам 8: Илүү олон давталт/туршилт

Би GIMP-ийн цаасан загварыг ашиглан шинэ элементүүд хийсэн. Би жижиг хатуу утасны утас ашигласан. Энэ нь жижиг, бат бөх, уян хатан байсан бөгөөд төвийн давтамж (554 МГц) -д шаардлагатай нарийн төвөгтэй хэлбэрт ордог. Энэ бол миний нутаг дэвсгэр дэх хуурай газрын телевизийн сувгуудын дундаж UHF дижитал дохио юм.

Зураг хавсаргав. Зэс утсыг бага гэрэлд картон болон соронзон хальсны эсрэг харахад хэцүү байж болох ч та санаагаа ойлгодог.

Энэ хэмжээтэй үед элементүүд нь нэлээд эмзэг байдаг тул тэдгээрийг анхааралтай авч үзэх хэрэгтэй.

Би бас png форматтай загвар нэмсэн. Хүссэн хэмжээгээр хэвлэхийн тулд та үүнийг GIMP гэх мэт зураг засварлагч дээр нээх хэрэгтэй. Хулгана ашиглан гараар хийсэн болохоор загвар нь төгс биш ч хүний ​​гарт эвтэйхэн.