Antenat fraktal me tela të studiuara në këtë tezë janë bërë duke përkulur telin sipas një shabllon letre të printuar. Meqenëse teli u përkul manualisht duke përdorur piskatore, saktësia e "përkuljes" së antenës ishte rreth 0.5 mm. Prandaj, për kërkime u morën format më të thjeshta gjeometrike fraktal: kurba Koch dhe "kërcimi bipolar" i Minkowski.
Dihet se fraktalet bëjnë të mundur zvogëlimin e madhësisë së antenave, ndërsa dimensionet e një antene fraktal krahasohen me dimensionet e një dipoli linear gjysmëvalor simetrik. Në kërkime të mëtejshme në tezë, antenat fraktal me tela do të krahasohen me një dipol linear me /4-krahë të barabartë me 78 mm me një frekuencë rezonante prej 900 MHz.
Antenat fraktal me tela të bazuara në kurbën Koch
Puna ofron formula për llogaritjen e antenave fraktal bazuar në kurbën Koch (Figura 24).
A) n= 0 b) n= 1 c) n = 2
Figura 24 - Kurba Koch e përsëritjeve të ndryshme n
Dimensioni D Fraktali i përgjithësuar Koch llogaritet me formulën:
Nëse e zëvendësojmë këndin standard të lakimit të lakores Koch = 60 në formulën (35), marrim D = 1,262.
Varësia e frekuencës së parë rezonante të dipolit Koch f K nga dimensioni fraktal D, numrat e përsëritjes n dhe frekuenca rezonante e një dipoli të drejtë f D me të njëjtën lartësi si vija e thyer Koch (në pikat ekstreme) përcaktohet nga formula:
Për figurën 24, b në n= 1 dhe D= 1.262 nga formula (36) marrim:
f K= f D 0,816, f K = 900 MHz 0,816 = 734 MHz. (37)
Për figurën 24, c me n = 2 dhe D = 1.262, nga formula (36) marrim:
f K= f D 0,696, f K = 900 MHz 0,696 = 626 MHz. (38)
Formulat (37) dhe (38) na lejojnë të zgjidhim problemin e kundërt - nëse duam që antenat fraktal të funksionojnë në një frekuencë f K = 900 MHz, atëherë dipolet e drejta duhet të funksionojnë në frekuencat e mëposhtme:
për n = 1 f D = f K / 0,816 = 900 MHz / 0,816 = 1102 MHz, (39)
për n = 2 f D = f K / 0,696 = 900 MHz / 0,696 = 1293 MHz. (40)
Duke përdorur grafikun në figurën 22, ne përcaktojmë gjatësitë e /4-krahëve të një dipoli të drejtë. Ato do të jenë të barabarta me 63,5 mm (për 1102 MHz) dhe 55 mm (për 1293 MHz).
Kështu, në bazë të lakores Koch u bënë 4 antena fraktal: dy me dimensione 4 krahësh 78 mm dhe dy me dimensione më të vogla. Figura 25-28 tregojnë imazhet e ekranit RK2-47, nga të cilat mund të përcaktohen eksperimentalisht frekuencat rezonante.
Tabela 2 përmbledh të dhënat e llogaritura dhe eksperimentale, nga të cilat është e qartë se frekuencat teorike f T ndryshojnë nga ato eksperimentale f E jo më shumë se 4-9%, dhe ky është një rezultat mjaft i mirë.
Figura 25 - Ekrani RK2-47 kur matet një antenë me një kurbë Koch të përsëritjes n = 1 me /4-krahë të barabartë me 78 mm. Frekuenca rezonante 767 MHz
Figura 26 - Ekrani RK2-47 kur matet një antenë me një kurbë Koch të përsëritjes n = 1 me /4-krahë të barabartë me 63,5 mm. Frekuenca rezonante 945 MHz
Figura 27 - Ekrani RK2-47 kur matet një antenë me një kurbë Koch të përsëritjes n = 2 me /4-krahë të barabartë me 78 mm. Frekuenca rezonante 658 MHz
Figura 28 - Ekrani RK2-47 kur matet një antenë me një kurbë Koch të përsëritjes n = 2 me /4-krahë të barabartë me 55 mm. Frekuenca rezonante 980 MHz
Tabela 2 - Krahasimi i frekuencave rezonante të llogaritura (fT teorike) dhe eksperimentale të fE të antenave fraktal bazuar në lakoren Koch
Antenat fraktal me tela të bazuara në një "kërcim bipolar". Modeli i drejtimit
Linjat fraktale të llojit "kërcim bipolar" përshkruhen në punë, megjithatë, formulat për llogaritjen e frekuencës rezonante në varësi të madhësisë së antenës nuk janë dhënë në punë. Prandaj, u vendos që të përcaktohen në mënyrë eksperimentale frekuencat rezonante. Për linjat e thjeshta fraktale të përsëritjes së parë (Figura 29, b), u bënë 4 antena - me një gjatësi prej /4-krah të barabartë me 78 mm, me gjysmën e gjatësisë dhe dy gjatësi të ndërmjetme. Për linjat fraktale të vështira për t'u prodhuar të përsëritjes së 2-të (Figura 29, c), u prodhuan 2 antena me gjatësi 4 krahësh 78 dhe 39 mm.
Figura 30 tregon të gjitha antenat fraktale të prodhuara. Figura 31 tregon pamjen e konfigurimit eksperimental me antenën fraktale të përsëritjes së dytë "kërcim bipolar". Figurat 32-37 tregojnë përcaktimin eksperimental të frekuencave rezonante.
A) n= 0 b) n= 1 c) n = 2
Figura 29 - Kurba e Minkowskit "kërcim bipolar" i përsëritjeve të ndryshme n
Figura 30 - Pamja e të gjitha antenave fraktale me tela të prodhuara (diametrat e telit 1 dhe 0,7 mm)
Figura 31 - Konfigurimi eksperimental: VSWR panoramik dhe matësi i dobësimit RK2-47 me një antenë fraktal të tipit "kërcim bipolar", përsëritja e dytë
Figura 32 - Ekrani RK2-47 kur mat një antenë "kërcim bipolar" të përsëritjes n = 1 me /4-krahë të barabartë me 78 mm.
Frekuenca rezonante 553 MHz
Figura 33 - Ekrani RK2-47 kur mat një antenë "kërcim bipolar" të përsëritjes n = 1 me /4-krahë të barabartë me 58,5 mm.
Frekuenca rezonante 722 MHz
Figura 34 - Ekrani RK2-47 kur mat një antenë "kërcim bipolar" të përsëritjes n = 1 me /4-krahë të barabartë me 48 mm. Frekuenca rezonante 1012 MHz
Figura 35 - Ekrani RK2-47 kur mat një antenë "kërcim bipolar" të përsëritjes n = 1 me /4-krahë të barabartë me 39 mm. Frekuenca rezonante 1200 MHz
Figura 36 - Ekrani RK2-47 kur mat një antenë "kërcim bipolar" të përsëritjes n = 2 me /4-krahë të barabartë me 78 mm.
Frekuenca e parë rezonante është 445 MHz, e dyta është 1143 MHz
Figura 37 - Ekrani RK2-47 kur mat një antenë "kërcim bipolar" të përsëritjes n = 2 me /4-krahë të barabartë me 39 mm.
Frekuenca rezonante 954 MHz
Siç kanë treguar studimet eksperimentale, nëse marrim një dipol linear simetrik gjysmëvalë dhe një antenë fraktal me të njëjtat gjatësi (Figura 38), atëherë antenat fraktal të tipit "kërcim bipolar" do të funksionojnë me një frekuencë më të ulët (nga 50 dhe 61 %), dhe antenat fraktal në formën e një kurbë Koch funksionojnë në frekuenca 73 dhe 85% më të ulëta se ato të një dipoli linear. Prandaj, me të vërtetë, antenat fraktal mund të bëhen në madhësi më të vogla. Figura 39 tregon dimensionet e antenave fraktal për të njëjtat frekuenca rezonante (900-1000 MHz) në krahasim me krahun e një dipoli konvencional gjysmëvalë.
Figura 38 - Antena "konvencionale" dhe fraktal me të njëjtën gjatësi
Figura 39 - Madhësitë e antenave për të njëjtat frekuenca rezonante
5. Matja e modeleve të rrezatimit të antenave fraktal
Modelet e rrezatimit të antenës zakonisht maten në dhomat "anekoike", muret e të cilave thithin rrezatimin që ka rënë mbi to. Në këtë punim, matjet u kryen në një laborator të rregullt të Fakultetit të Fizikës dhe Teknologjisë dhe sinjali i reflektuar nga kutitë metalike të instrumenteve dhe stendat e hekurit futi një gabim në matje.
Gjeneratori i vet i VSWR panoramik dhe njehsori i dobësimit RK2-47 u përdor si burim i sinjalit të mikrovalës. Një matës i nivelit të fushës elektromagnetike ATT-2592 u përdor si një marrës i rrezatimit nga antena fraktal, duke lejuar matjet të bëhen në intervalin e frekuencës nga 50 MHz në 3.5 GHz.
Matjet paraprake treguan se modeli i rrezatimit të një dipoli linear simetrik gjysmëvalë shtrembëron ndjeshëm rrezatimin nga pjesa e jashtme e kabllit koaksial, i cili ishte i lidhur drejtpërdrejt (pa pajisje përputhëse) me dipolin. Një nga mënyrat për të shtypur rrezatimin e linjës së transmetimit është përdorimi i një monopoli në vend të një dipoli së bashku me katër "kundërpesha" reciprokisht pingule /4 që luajnë rolin e "tokës" (Figura 40).
Figura 40 - /4 antenë monopole dhe fraktale me "kundërpesha"
Figurat 41 - 45 tregojnë modelet e rrezatimit të matur eksperimentalisht të antenave në studim me "kundërpesha" (frekuenca rezonante e rrezatimit praktikisht nuk ndryshon kur lëviz nga një dipol në një monopol). Matjet e densitetit të fluksit të fuqisë së rrezatimit të mikrovalës në mikrovat për metër katror u kryen në planin horizontal dhe vertikal në intervale prej 10. Matjet u kryen në zonën "larg" të antenës në një distancë prej 2.
Antena e parë që u studiua ishte një vibrator/4 drejtvizor. Nga modeli i rrezatimit të kësaj antene është e qartë (Figura 41) se ajo ndryshon nga ajo teorike. Kjo është për shkak të gabimeve në matje.
Gabimet e matjes për të gjitha antenat në studim mund të jenë si më poshtë:
Reflektimi i rrezatimit nga objektet metalike brenda laboratorit;
Mungesa e pingulitetit të rreptë të ndërsjellë midis antenës dhe kundërpeshave;
Jo shtypja e plotë e rrezatimit nga guaska e jashtme e kabllit koaksial;
Lexim i pasaktë i vlerave këndore;
"Synimi" i pasaktë i njehsorit ATT-2592 në antenë;
Ndërhyrje nga telefonat celularë.
Në matematikë, fraktalet janë grupe të përbëra nga elementë të ngjashëm me grupin në tërësi. Shembulli më i mirë: nëse shikoni nga afër vijën e një elipsi, ajo do të bëhet e drejtë. Një fraktal - pa marrë parasysh sa afër zmadhoni - fotografia do të mbetet komplekse dhe e ngjashme me pamjen e përgjithshme. Elementet janë rregulluar në një mënyrë të çuditshme. Rrjedhimisht, ne i konsiderojmë rrathët koncentrikë si shembullin më të thjeshtë të një fraktal. Pavarësisht sa afroheni, shfaqen rrathë të rinj. Ka shumë shembuj të fraktaleve. Për shembull, Wikipedia jep një vizatim të lakrës Romanesco, ku koka e lakrës përbëhet nga kone që saktësisht ngjajnë me kokën e vizatuar të lakrës. Lexuesit tani e kuptojnë se bërja e antenave fraktal nuk është e lehtë. Por është interesante.
Pse nevojiten antenat fraktal?
Qëllimi i një antene fraktal është të kapë më shumë me më pak. Në videot perëndimore, është e mundur të gjesh një paraboloid, ku emetuesi do të jetë një copë shirit fraktal. Ata tashmë po bëjnë elemente të pajisjeve me mikrovalë nga fletë metalike që janë më efikase se ato të zakonshmet. Ne do t'ju tregojmë se si të plotësoni një antenë fraktal dhe të merreni me përputhjen vetëm me njehsorin SWR. Le të përmendim se ekziston një faqe interneti e tërë, natyrisht e huaj, ku produkti përkatës promovohet për qëllime komerciale, nuk ka vizatime. Antena jonë fractal e bërë në shtëpi është më e thjeshtë, avantazhi kryesor është se ju mund ta bëni dizajnin me duart tuaja.
Antenat e para fractal - bikonike - u shfaqën, sipas një videoje nga faqja e internetit fractenna.com, në 1897 nga Oliver Lodge. Mos shikoni në Wikipedia. Krahasuar me një dipol konvencional, një palë trekëndësha në vend të një vibratori jep një zgjerim brezi prej 20%. Duke krijuar struktura periodike përsëritëse, ishte e mundur të mblidheshin antena miniaturë jo më keq se homologët e tyre më të mëdhenj. Shpesh do të gjeni një antenë bikonike në formën e dy kornizave ose pllakave me formë të çuditshme.
Në fund të fundit, kjo do të lejojë marrjen e më shumë kanaleve televizive.
Nëse shkruani një kërkesë në YouTube, shfaqet një video për krijimin e antenave fraktal. Do ta kuptoni më mirë se si funksionon nëse imagjinoni yllin me gjashtë cepa të flamurit izraelit, këndi i të cilit ishte prerë së bashku me shpatullat. Doli që mbetën tre qoshe, dy kishin njërën anë në vend, tjetrën jo. Këndi i gjashtë mungon plotësisht. Tani do të vendosim dy yje të ngjashëm vertikalisht, me kënde qendrore me njëri-tjetrin, çarje majtas dhe djathtas, dhe sipër tyre - një palë e ngjashme. Rezultati ishte një grup antenash - antena më e thjeshtë fractal.
Yjet janë të lidhur në qoshet nga një ushqyes. Në çifte sipas kolonave. Sinjali merret nga linja, pikërisht në mes të çdo teli. Struktura është montuar me bulona në një substrat dielektrik (plastik) të madhësisë së duhur. Ana e yllit është saktësisht një inç, distanca midis qosheve të yjeve vertikalisht (gjatësia e ushqyesit) është katër inç, dhe distanca horizontale (distanca midis dy telave të ushqyesit) është një inç. Yjet kanë kënde 60 gradë në kulmet e tyre; tani lexuesi do të vizatojë diçka të ngjashme në formën e një shablloni, në mënyrë që më vonë të mund të bëjë vetë një antenë fraktal. Bëmë një skicë pune, por shkalla nuk u plotësua. Nuk mund të garantojmë që yjet dolën saktësisht, Microsoft Paint nuk ka aftësi të mëdha për të bërë vizatime të sakta. Vetëm shikoni foton që struktura e antenës fraktal të bëhet e qartë:
- Drejtkëndëshi kafe tregon nënshtresën dielektrike. Antena fraktal e treguar në figurë ka një model rrezatimi simetrik. Nëse emetuesi është i mbrojtur nga ndërhyrjet, ekrani vendoset në katër shtylla prapa nënshtresës në një distancë prej një inç. Në frekuenca nuk ka nevojë të vendosni një fletë metalike të fortë, do të mjaftojë një rrjetë me një anë prej një çerek inç, mos harroni të lidhni ekranin me bishtalecin e kabllove.
- Një ushqyes me një rezistencë karakteristike prej 75 Ohms kërkon koordinim. Gjeni ose bëni një transformator që konverton 300 ohms në 75 ohms. Është më mirë të rezervoni një matës SWR dhe të zgjidhni parametrat e nevojshëm jo me prekje, por duke përdorur pajisjen.
- Katër yje, përkulem nga tela bakri. Ne do të pastrojmë izolimin e llakut në kryqëzimin me ushqyesin (nëse ka). Furnizimi i brendshëm i antenës përbëhet nga dy pjesë paralele teli. Është një ide e mirë të vendosni antenën në një kuti për ta mbrojtur atë nga moti i keq.
Montimi i një antene fraktal për televizionin dixhital
Pas leximit të këtij rishikimi deri në fund, çdokush mund të bëjë antena fraktal. U futëm aq thellë në dizajn sa harruam të flasim për polarizimin. Supozojmë se është linear dhe horizontal. Kjo rrjedh nga konsideratat:
- Video padyshim është me origjinë amerikane, biseda është për HDTV. Prandaj, ne mund të adoptojmë modën e vendit të specifikuar.
- Siç e dini, pak vende në planet transmetojnë nga satelitët duke përdorur polarizimin rrethor, midis tyre Federata Ruse dhe Shtetet e Bashkuara. Prandaj, ne besojmë se teknologjitë e tjera të transmetimit të informacionit janë të ngjashme. Pse? Kishte një Luftë të Ftohtë, ne besojmë se të dy vendet zgjodhën strategjikisht se çfarë dhe si të transferonin, vendet e tjera vazhduan nga konsiderata thjesht praktike. Polarizimi rrethor u prezantua posaçërisht për satelitët spiun (duke lëvizur vazhdimisht në raport me vëzhguesin). Prandaj ka arsye për të besuar se ka ngjashmëri në transmetimet televizive dhe radio.
- Struktura e antenës thotë se është lineare. Thjesht nuk ka ku të arrihet polarizim rrethor ose eliptik. Prandaj - përveç nëse midis lexuesve tanë ka profesionistë që zotërojnë MMANA - nëse antena nuk kapet në pozicionin e pranuar, rrotullohuni 90 gradë në rrafshin e emetuesit. Polarizimi do të ndryshojë në vertikal. Nga rruga, shumë do të jenë në gjendje të kapin FM nëse dimensionet janë vendosur 4 herë më të mëdha. Është më mirë të marrësh një tel më të trashë (për shembull, 10 mm).
Shpresojmë t'u kemi shpjeguar lexuesve se si të përdorin një antenë fraktal. Disa këshilla për montim të lehtë. Pra, përpiquni të gjeni tela me mbrojtje të llakuar. Përkulni format siç tregohet në figurë. Pastaj dizajnerët ndryshojnë, ju rekomandojmë ta bëni këtë:
- Zhveshni yjet dhe telat ushqyes në pikat e kryqëzimit. Siguroni telat e ushqyesit nga veshët me bulona në pjesën e pasme në pjesët e mesme. Për të kryer veprimin në mënyrë korrekte, matni një inç paraprakisht dhe vizatoni dy vija paralele me një laps. Duhet të ketë tela përgjatë tyre.
- Saldoni një strukturë të vetme, duke kontrolluar me kujdes distancat. Autorët e videos rekomandojnë që emetuesi të bëhet në mënyrë që yjet të shtrihen në ushqyes me qoshet e tyre dhe të pushojnë me skajet e tyre të kundërta në skajin e nënshtresës (secila në dy vende). Për një yll të përafërt, vendet janë shënuar me blu.
- Për të përmbushur kushtin, shtrëngoni çdo yll në një vend me një rrufe në qiell me një kapëse dielektrike (për shembull, tela PVA të bëra nga kambrika dhe të ngjashme). Në figurë, vendet e montimit tregohen me të kuqe për një yll. Rrufeja vizatohet në mënyrë skematike me një rreth.
Kablloja e energjisë kalon (opsionale) nga ana e pasme. Shponi vrimat në vend. SWR rregullohet duke ndryshuar distancën midis telave ushqyes, por në këtë dizajn kjo është një metodë sadiste. Ne rekomandojmë thjesht matjen e rezistencës së rezistencës së antenës. Le t'ju kujtojmë se si bëhet kjo. Do t'ju duhet një gjenerator në frekuencën e programit që po shikoni, për shembull, 500 MHz, dhe gjithashtu një voltmetër me frekuencë të lartë që nuk do të heqë dorë nga sinjali.
Më pas matet tensioni i prodhuar nga gjeneratori, për të cilin lidhet me një voltmetër (paralelisht). Ne montojmë një ndarës rezistent nga një rezistencë e ndryshueshme me një vetë-induktancë jashtëzakonisht të ulët dhe një antenë (e lidhim në seri pas gjeneratorit, së pari rezistencën, pastaj antenën). Ne matim tensionin e rezistencës së ndryshueshme me një voltmetër, duke rregulluar njëkohësisht vlerësimin derisa leximet e gjeneratorit pa ngarkesë (shih pikën më lart) të bëhen dyfishi i atyre aktual. Kjo do të thotë që vlera e rezistencës së ndryshueshme është bërë e barabartë me rezistencën e valës së antenës në një frekuencë prej 500 MHz.
Tani është e mundur të prodhohet transformatori sipas nevojës. Është e vështirë të gjesh atë që të nevojitet në internet; për ata që duan të kapin transmetime në radio, gjetëm një përgjigje të gatshme http://www.cqham.ru/tr.htm. Është shkruar dhe vizatuar në faqen e internetit se si të përputhet ngarkesa me një kabllo 50 Ohm. Ju lutemi vini re se frekuencat korrespondojnë me diapazonin HF, SW përshtatet pjesërisht këtu. Impedanca karakteristike e antenës mbahet në intervalin 50 – 200 Ohms. Është e vështirë të thuhet se sa do të japë ylli. Nëse keni një pajisje në fermën tuaj për matjen e rezistencës së valës së një linje, le t'ju kujtojmë: nëse gjatësia e ushqyesit është shumëfishi i një të katërtës së gjatësisë së valës, impedanca e antenës transmetohet në dalje pa ndryshime. Për intervale të vogla dhe të mëdha, është e pamundur të sigurohen kushte të tilla (mos harroni se antenat fraktal veçanërisht përfshijnë gjithashtu një gamë të zgjeruar), por për qëllime matjeje, fakti i përmendur përdoret kudo.
Tani lexuesit dinë gjithçka rreth këtyre pajisjeve të mahnitshme transmetuese. Një formë e tillë e pazakontë sugjeron që diversiteti i Universit nuk përshtatet në kufijtë tipikë.
Bota nuk është pa njerëz të mirë:-)
Valery UR3CAH: "Mirëdita, Egor. Unë mendoj se ky artikull (përkatësisht seksioni "Antenat Fraktale: më pak është më shumë") korrespondon me temën e faqes tuaj dhe do të jetë me interes për ju:) 73!"
Po, sigurisht që është interesante. Ne e kemi prekur tashmë këtë temë në një farë mase kur diskutojmë gjeometrinë e heksabimeve. Edhe atje kishte një dilemë me “paketimin” e gjatësisë elektrike në dimensione gjeometrike :-). Pra, faleminderit, Valery, shumë për dërgimin e materialit.
Antenat fraktale: më pak është më shumë
Gjatë gjysmë shekullit të kaluar, jeta ka filluar të ndryshojë me shpejtësi. Shumica prej nesh i marrin si të mirëqenë përparimet e teknologjisë moderne. Mësoheni shumë shpejt me gjithçka që e bën jetën më të rehatshme. Rrallëherë dikush bën pyetjet "Nga erdhi kjo?" dhe "Si funksionon?" Një mikrovalë ngroh mëngjesin - shkëlqyeshëm, një smartphone ju jep mundësinë të flisni me një person tjetër - shkëlqyeshëm. Kjo na duket si një mundësi e qartë.
Por jeta mund të ishte krejtësisht ndryshe nëse një person nuk do të kishte kërkuar një shpjegim për ngjarjet që po ndodhin. Merrni për shembull telefonat celularë. I mbani mend antenat e anuluara në modelet e para? Ata ndërhynë, rritën madhësinë e pajisjes dhe në fund, shpesh prisheshin. Besojmë se janë zhytur në harresë përgjithmonë, dhe një pjesë e arsyes për këtë janë... fraktale.
Modelet fraktale magjepsin me modelet e tyre. Ato padyshim ngjajnë me imazhet e objekteve kozmike - mjegullnajat, grupimet e galaktikave, etj. Prandaj është krejt e natyrshme që kur Mandelbrot shprehu teorinë e tij të fraktaleve, kërkimi i tij ngjalli interes në rritje tek ata që studionin astronominë. Një nga këta amatorë i quajtur Nathan Cohen, pasi mori pjesë në një leksion të Benoit Mandelbrot në Budapest, u frymëzua nga ideja e zbatimit praktik të njohurive të marra. Vërtetë, ai e bëri këtë në mënyrë intuitive, dhe rastësia luajti një rol të rëndësishëm në zbulimin e tij. Si radio amator, Nathan u përpoq të krijonte një antenë me ndjeshmërinë më të lartë të mundshme.
E vetmja mënyrë për të përmirësuar parametrat e antenës, e cila dihej në atë kohë, ishte rritja e dimensioneve të saj gjeometrike. Megjithatë, pronari i pronës në qendër të Bostonit që Nathan kishte marrë me qira ishte kategorikisht kundër instalimit të pajisjeve të mëdha në çati. Pastaj Nathan filloi të eksperimentonte me forma të ndryshme antenash, duke u përpjekur të merrte rezultatin maksimal me madhësinë minimale. I frymëzuar nga ideja e formave fraktal, Cohen, siç thonë ata, bëri rastësisht një nga fraktalet më të famshme nga tela - "flokë dëbore Koch". Matematikani suedez Helge von Koch doli me këtë kurbë në vitin 1904. Përftohet duke ndarë një segment në tre pjesë dhe duke zëvendësuar segmentin e mesëm me një trekëndësh barabrinjës pa një anë që përkon me këtë segment. Përkufizimi është pak i vështirë për t'u kuptuar, por në figurë gjithçka është e qartë dhe e thjeshtë.
Ka edhe variacione të tjera të kurbës Koch, por forma e përafërt e kurbës mbetet e ngjashme.
Kur Nathan lidhi antenën me marrësin e radios, ai u befasua shumë - ndjeshmëria u rrit në mënyrë dramatike. Pas një sërë eksperimentesh, profesori i ardhshëm në Universitetin e Bostonit kuptoi se një antenë e bërë sipas një modeli fraktal ka efikasitet të lartë dhe mbulon një gamë shumë më të gjerë frekuencash në krahasim me zgjidhjet klasike. Përveç kësaj, forma e antenës në formën e një lakore fraktal bën të mundur uljen e ndjeshme të dimensioneve gjeometrike. Madje, Nathan Cohen doli me një teoremë që vërteton se për të krijuar një antenë me brez të gjerë, mjafton t'i japësh formën e një kurbë fraktal të ngjashëm.
Autori patentoi zbulimin e tij dhe themeloi një kompani për zhvillimin dhe dizajnimin e antenave fractal, Fractal Antenna Systems, duke besuar me të drejtë se në të ardhmen, falë zbulimit të tij, telefonat celularë do të jenë në gjendje të heqin qafe antenat e mëdha dhe të bëhen më kompakte. Në parim, kjo është ajo që ndodhi. Vërtetë, edhe sot e kësaj dite Nathan është i përfshirë në një betejë ligjore me korporata të mëdha që po përdorin ilegalisht zbulimin e tij për të prodhuar pajisje kompakte komunikimi. Disa prodhues të njohur të pajisjeve mobile, si Motorola, kanë arritur tashmë një marrëveshje miqësore me shpikësin e antenës fraktal. Burimi origjinal
Siç kemi diskutuar në artikujt e mëparshëm, u zbulua se efikasiteti i antenave fraktal është afërsisht 20% më i madh se antenat konvencionale.Kjo mund të jetë shumë e dobishme për tu aplikuar. Sidomos nëse dëshironi që antena juaj televizive të pranojë sinjal dixhital ose video HD, për të rritur gamën e telefonave celularë, Wi-Fibrezi, radio FM ose AM, e kështu me radhë.
Shumica e telefonave celularë tashmë kanë antena të integruara fraktal. Nëse e keni vënë re në vitet e fundit, celularët nuk kanë më antena nga jashtë. Kjo është për shkak se ata kanë antena të brendshme fractal të gdhendura në bordin e qarkut, gjë që u lejon atyre të marrin marrje më të mirë dhe të marrin më shumë frekuenca si Bluetooth, sinjal celular dhe Wi-Fi të gjitha nga një antenë në të njëjtën kohë!
Informacion nga Wikipedia: "Një antenë fraktal ndryshon dukshëm nga një antenë e dizajnuar tradicionalisht në atë që mund të funksionojë me performancë të mirë në një gamë të gjerë frekuencash njëkohësisht. Në mënyrë tipike, antenat standarde duhet të "prehen" në frekuencën për të cilën do të përdoren dhe kështu "Pra, një antenë standarde funksionon mirë vetëm në këtë frekuencë. Kjo i bën antenat fraktal një zgjidhje të shkëlqyer për aplikimet me brez të gjerë dhe me shumë brez."
Truku është të krijoni antenën tuaj fraktal që do të rezonojë në frekuencën që dëshironi. Kjo do të thotë se do të duket ndryshe dhe mund të llogaritet ndryshe në varësi të asaj që dëshironi të arrini. Pak matematikë dhe do të bëhet e qartë se si ta bëni këtë. (Mund të kufizoheni në një kalkulator në internet)
Në shembullin tonë, ne do të bëjmë një antenë të thjeshtë, por ju mund të bëni antena më komplekse. Sa më komplekse aq më mirë. Ne do të përdorim një bobinë me tela të ngurtë me diametër 18 që nevojitet për të ndërtuar antenën si shembull, por ju mund të shkoni më tej duke përdorur tabelat tuaja të gravurës për të bërë një antenë më të vogël ose më komplekse me rezolucion dhe rezonancë më të madhe.
(tab=antenë televizive)
Në këtë tutorial do të përpiqemi të krijojmë një antenë televizive për një sinjal dixhital ose me rezolucion të lartë të transmetuar përmes një kanali radio. Me këto frekuenca janë më të lehta për t'u punuar, gjatësitë e valëve në këto frekuenca variojnë nga gjysmë këmbë deri në disa metra në gjatësi për gjysmën e gjatësisë valore të sinjalit. Për qarqet UHF (valë decitimetër), mund të shtoni një drejtues (drejtues) ose reflektor (reflektor) që do ta bëjë antenën më të varur nga drejtimi. Antenat VHF (valë ultra të shkurtër) varen gjithashtu nga drejtimi, por në vend që të drejtohen drejtpërdrejt nga stacioni televiziv, "veshët" e antenave dipole VHF duhet të jenë pingul me gjatësinë e valës së stacionit televiziv që transmeton sinjalin.
Së pari, gjeni frekuencat që dëshironi të merrni ose të transmetoni. Për TV, këtu është një lidhje me grafikun e frekuencave: http://www.csgnetwork.com/tvfreqtable.html
Dhe për të llogaritur madhësinë e antenës do të përdorim një kalkulator në internet: http://www.kwarc.org/ant-calc.html
Këtu është një PDF e mirë mbi dizajnin dhe teorinë:Shkarko
Si të gjeni gjatësinë e valës së një sinjali: gjatësia e valës në këmbë = (raporti i shpejtësisë së dritës në këmbë) / (frekuenca në herc)
1) Koeficienti i shpejtësisë së dritës në këmbë = +983571056.43045
2) Koeficienti i shpejtësisë së dritës në metra = 299792458
3) Koeficienti i shpejtësisë së dritës në inç = 11802852700
Ku të filloni: (vargu dipolësh VHF/UHF me reflektor që funksionon mirë për gamën e gjerë të frekuencave të DB2):
(350 MHz është një e katërta e një valë 8 inç - një gjysmë valë 16 inç, e cila bie në intervalin e frekuencës ultra të lartë - midis kanaleve 13 dhe 14, dhe që është frekuenca qendrore midis diapazonit VHF-UHF për më mirë rezonancë). Këto kërkesa mund të modifikohen për të funksionuar më mirë në zonën tuaj, pasi kanali juaj i shpërndarjes mund të jetë më i ulët ose më i lartë në grup.
Bazuar në materialet nga lidhjet e mëposhtme ( http://uhfhdtvantenna.blogspot.com/ http://budgetiq.wordpress.com/2008/07/29/diy-hd-antenna/ http://members.shaw.ca/hdtvantenna/ dhe http://current .org/ptv/ptv0821make.pdf) , vetëm dizajnet fraktal ju lejojnë të jeni më kompakt dhe fleksibël dhe ne do të përdorim modelin DB2, i cili ka një fitim të lartë dhe tashmë është mjaft kompakt dhe popullor për instalim të brendshëm dhe të jashtëm.
Kostot bazë (kushton rreth 15 dollarë):
- Sipërfaqja e montimit si kutia plastike (8"x6"x3"). http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062285
- 6 vida. Kam përdorur vida vetëpërgjimi për çelikun dhe llamarinën.
- Transformatori i përputhshëm 300 Ohm në 75 Ohm. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062049
- Disa tela të ngurtë me matës 18. http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2036274
- Koaksial RG-6 me terminatorë - kufizues (dhe një këllëf gome nëse instalohet jashtë).
- Alumini kur përdorni një reflektor.
- Një sfungjer ose ekuivalent, mundësisht me një majë të imët.
- Dy palë pincë të vogla - gjilpëra.
- Udhëzuesi është të paktën 8 inç.
- Raportor për matjen e këndeve.
- Një stërvitje dhe një grimcë që është më e vogël në diametër se vidhat tuaja.
- Thithëse të vogla.
- Kaçavidë ose kaçavidë.
SHËNIM: Redaktimi HDTV/DTV në PDF http://www.ruckman.net/downloads-1#FRACTALTEMPLATE
Hapi i parë:
Montoni kapakun me reflektorin nën mbulesën plastike:
Hapi i dytë:
Shponi vrima të vogla me fileto në anën e kundërt të reflektorit në pozicionet e mëposhtme dhe vendosni një vidë përçuese.
Hapi i tretë:
Pritini katër pjesë 8" të telit me bërthamë të fortë dhe ekspozojeni atë.
Hapi i katërt:
Duke përdorur një shënues, shënoni çdo centimetër në tel. (Këto janë vendet ku do të bëjmë kthesa)
Hapi i pestë:
Ju duhet ta përsërisni këtë hap për çdo tel. Çdo kthesë në tel do të jetë e barabartë me 60 gradë, duke krijuar kështu një fraktal. I ngjan një trekëndëshi barabrinjës. Kam përdorur dy palë pincë dhe një raportues. Çdo kthesë do të jetë në nivel 1". Sigurohuni që të vizualizoni drejtimin e çdo kthese përpara se ta bëni këtë! Përdor diagramin më poshtë për ndihmë.
Hapi i gjashtë:
Prisni edhe 2 copa teli të paktën 6 cm në gjatësi dhe ekspozojini ato. Përkulni këto tela rreth vidave të sipërme dhe të poshtme dhe lidhini ato në qendër të vidës. Kështu, të tre vijnë në kontakt. Përdorni prerëse teli për të prerë pjesët e padëshiruara të telit.
Hapi i shtatë:
Vendosni dhe vidhosni të gjitha fraktalet tuaja me qoshe
Hapi i tetë:
Ngjitni transformatorin që përputhet përmes dy vidhave në qendër dhe shtrëngojini ato.
Gati! Tani mund të provoni dizajnin tuaj!
Siç mund ta shihni në foton më poshtë, sa herë që ndani çdo seksion dhe krijoni një trekëndësh të ri me të njëjtën gjatësi teli, ai mund të përshtatet në një hapësirë më të vogël, duke zënë hapësirë në një drejtim tjetër.
Përkthim: Dmitry Shakhov
Më poshtë mund të shikoni një video për krijimin e antenave fraktal:
(tab=antenë Wi-Fi)
Unë kisha dëgjuar më parë për antenat fraktal dhe pas një kohe doja të provoja të bëja antenën time fractal për të provuar këtë koncept, si të thuash. Disa nga avantazhet e antenave fraktal të përshkruara në punimet kërkimore mbi antenat fraktal janë aftësia e tyre për të marrë në mënyrë efikase sinjale RF me shumë breza ndërsa janë relativisht të vogla. Vendosa të krijoj një prototip të një antene fraktal bazuar në tapetin Sierpinski.
Kam projektuar antenën time fractal që të ketë një lidhës të pajtueshëm me timin router Linksys WRT54GS 802.11g. Antena ka një dizajn fitimi me profil të ulët dhe në testimin paraprak në një distancë prej 1/2 km nga një pikë ndërprerjeje e lidhjes WiFi me disa pemë në rrugë, tregoi rezultate mjaft të mira dhe stabilitet sinjali.
Ju mund të shkarkoni një version PDF të shabllonit të antenës së tapetit Sierpinski që kam përdorur, si dhe dokumentacion tjetër, nga këto lidhje:
Bërja e një prototipi
Kjo është një foto me një prototip të gatshëm të një antene fraktal:
Kam bashkangjitur lidhësin Linksys WRT54GS RP-TNC - në antenën fraktal për testim
Kur po projektoja prototipin tim të parë të antenës fractal, isha i shqetësuar se procesi i gravimit në PCB mund të izolonte trekëndëshat nga njëri-tjetri, kështu që zgjerova pak lidhjet midis tyre. Shënim: Meqenëse tranzicioni përfundimtar i tonerit përfundoi më saktë sesa prisja, versioni tjetër i prototipit të antenës fraktal do të jepet me pika kontakti të imta midis secilit prej përsëritjeve fraktal të trekëndëshit Sierpinski. Është e rëndësishme të siguroheni që elementët e tapetit Sierpinski (trekëndëshat) të jenë në kontakt me njëri-tjetrin dhe pikat e lidhjes duhet të jenë sa më të holla të jetë e mundur:
Dizajni i antenës u printua në një printer lazer Pulsar Pro FX. Ky proces më lejoi të kopjoj modelin e antenës në materialin PCB të veshur me bakër:
Struktura e antenës e printuar me lazer më pas transferohet në fletën e bakrit PCB me anë të një procesi termik duke përdorur një laminator të modifikuar:
Ky është materiali PCB i bakrit pas hapit të parë të procesit të transferimit të tonerit:
Hapi tjetër i nevojshëm ishte përdorimi i laminatorit Pulsar Pro FX "Green TRF Foil" në PCB. Fleta e gjelbër përdoret për të mbushur boshllëqet e tonerit ose veshjet e trasha të pabarabarta në transferimin e tonerit:
Kjo është një tabelë e pastruar me dizajn antenash. Tabela është gati për gdhendje:
Këtu maskova anën e pasme të PCB-së duke përdorur shirit elektrik:
Kam përdorur metodën e gdhendjes së drejtpërdrejtë të klorurit të hekurit për të gdhendur tabelën në 10 minuta. Metoda e gdhendjes direkte kryhet duke përdorur një sfungjer: është e nevojshme të fshini ngadalë të gjithë tabelën me klorur ferrik. Për shkak të rreziqeve shëndetësore të përdorimit të klorurit të hekurit, kam veshur syze dhe doreza sigurie:
Kjo është tabela pas gdhendjes:
E fshiva PCB-në me një shtupë të zhytur në aceton për të hequr veshjet e transferimit të tonerit. Kam përdorur doreza gjatë pastrimit sepse acetoni do të përthithet përmes dorezave tipike të disponueshme të lateksit:
Kam shpuar vrimën për lidhësin e antenës duke përdorur një stërvitje dhe një shpuese:
Për prototipin tim të parë përdora lidhësin RP-TNC nga antenat standarde të ruterit Linksys:
Pamje nga afër e Linksys - lidhës antenash të pajtueshme RP-TNC:
Aplikova pak ujë në PCB në zonën e saldimit pak para bashkimit:
Hapi tjetër është bashkimi i telit nga lidhësi RP-TNC në bazën e antenës Sierpinski në tabelën e qarkut të printuar:
Ngjitni telin e dytë të lidhësit të antenës në rrafshin e tabelës PCB:
Antena është gati për përdorim!
Gjëja e parë për të cilën do të doja të shkruaja është një hyrje e vogël në historinë, teorinë dhe përdorimin e antenave fraktal. Antenat fraktale u zbuluan kohët e fundit. Ato u shpikën për herë të parë nga Nathan Cohen në 1988, më pas ai publikoi kërkimin e tij se si të krijonte një antenë televizive nga tela dhe e patentoi atë në 1995.
Antena fraktal ka disa karakteristika unike, siç shkruhet në Wikipedia:
"Një antenë fraktal është një antenë që përdor një dizajn fraktal, vetë-përsëritës për të maksimizuar gjatësinë ose për të rritur perimetrin (në zonat e brendshme ose strukturën e jashtme) të një materiali që mund të marrë ose transmetojë sinjale elektromagnetike brenda një sipërfaqeje ose vëllimi total të caktuar. .”
Çfarë do të thotë saktësisht kjo? Epo, ju duhet të dini se çfarë është një fraktal. Gjithashtu nga Wikipedia:
"Një fraktal është zakonisht një formë gjeometrike e përafërt ose e fragmentuar që mund të ndahet në pjesë, ku secila pjesë është një kopje më e vogël e së tërës - një veti e quajtur vetëngjashmëri."
Kështu, një fraktal është një formë gjeometrike që përsëritet vazhdimisht, pavarësisht nga madhësia e pjesëve individuale.
Antenat fraktale janë gjetur të jenë afërsisht 20% më efikase se antenat konvencionale. Kjo mund të jetë e dobishme veçanërisht nëse dëshironi që antena juaj e televizorit të marrë video dixhitale ose me definicion të lartë, të rrisë rrezen celulare, rrezen Wi-Fi, marrjen e radios FM ose AM, etj.
Shumica e telefonave celularë tashmë kanë antena fraktal. Ju mund ta keni vënë re këtë sepse celularët nuk kanë më antena nga jashtë. Kjo është për shkak se ata kanë antena fractal brenda tyre të gdhendura në tabelën e qarkut, duke i lejuar ata të marrin sinjal më të mirë dhe të marrin më shumë frekuenca si Bluetooth, Cellular dhe Wi-Fi nga një antenë e vetme.
Wikipedia:
“Përgjigja e antenës fraktal është dukshëm e ndryshme nga modelet tradicionale të antenave në atë që është në gjendje të funksionojë me performancë të mirë në frekuenca të ndryshme njëkohësisht. Frekuenca e antenave standarde duhet të shkurtohet për të marrë vetëm atë frekuencë. Prandaj, një antenë fraktal, ndryshe nga një antenë konvencionale, është një dizajn i shkëlqyeshëm për aplikime me brez të gjerë dhe me shumë breza.
Truku është të dizajnoni antenën tuaj fraktal që të rezonojë në frekuencën qendrore specifike që dëshironi. Kjo do të thotë që antena do të duket ndryshe në varësi të asaj që dëshironi të arrini. Për ta bërë këtë ju duhet të përdorni matematikën (ose një kalkulator në internet).
Në shembullin tim unë do të bëj një antenë të thjeshtë, por ju mund të bëni një më komplekse. Sa më komplekse aq më mirë. Unë do të përdor një spirale me tela me bërthamë të ngurtë me 18 fije për të bërë antenën, por ju mund të personalizoni tabelat tuaja të qarkut për t'iu përshtatur estetikës tuaj, ta bëni atë më të vogël ose më kompleks me rezolucion dhe rezonancë më të madhe.
Unë do të bëj një antenë televizive për të marrë TV dixhital ose TV me definicion të lartë. Këto frekuenca janë më të lehta për t'u punuar dhe variojnë në gjatësi nga rreth 15 cm deri në 150 cm për gjysmë gjatësi vale. Për thjeshtësi dhe kosto të ulët të pjesëve, unë do ta vendos në një antenë të zakonshme dipole, ajo do të kapë valë në intervalin 136-174 MHz (VHF).
Për të marrë valë UHF (400-512 MHz), mund të shtoni një regjisor ose reflektor, por kjo do ta bëjë marrjen më të varur nga drejtimi i antenës. VHF është gjithashtu i drejtuar, por në vend që të drejtoni drejtpërdrejt stacionin televiziv në një instalim UHF, do t'ju duhet të montoni veshët VHF pingul me stacionin televiziv. Këtu do t'ju duhet të bëni pak më shumë përpjekje. Dua ta bëj dizajnin sa më të thjeshtë, sepse kjo tashmë është një gjë mjaft komplekse.
Komponentët kryesorë:
- Sipërfaqja e montimit, si p.sh. një strehë plastike (20 cm x 15 cm x 8 cm)
- 6 vida. Kam përdorur vida prej llamarine çeliku
- Transformator me rezistencë nga 300 Ohm në 75 Ohm.
- Tela montimi 18 AWG (0,8 mm).
- Kabllo koaksiale RG-6 me terminatorë (dhe me një mbështjellës gome nëse instalimi do të jetë jashtë)
- Alumini kur përdorni një reflektor. Kishte një në bashkëngjitjen e mësipërme.
- Shënues i imët
- Dy palë pincë të vogla
- Vizitori nuk është më i shkurtër se 20 cm.
- Transportues për matjen e këndit
- Dy copa shpimi, njëra pak më e vogël në diametër se vidhat tuaja
- Prerës i vogël teli
- Kaçavidë ose kaçavidë
Shënim: Pjesa e poshtme e antenës së telit të aluminit është në anën e djathtë të figurës ku transformatori del jashtë.
Hapi 1: Shtimi i një reflektori
Mblidhni kapakun me reflektorin nën mbulesën plastike
Hapi 2: Shpimi i vrimave dhe instalimi i pikave të montimit
Shponi vrima të vogla daljeje në anën e kundërt të reflektorit në këto pozicione dhe vendosni një vidë përçuese.
Hapi 3: Matni, pritni dhe hiqni telat
Pritini katër copa teli 20 cm dhe vendosini në trup.
Hapi 4: Matja dhe shënimi i telave
Duke përdorur një shënues, shënoni çdo 2,5 cm në tel (do të ketë kthesa në këto pika)
Hapi 5: Krijimi i Fraktaleve
Ky hap duhet të përsëritet për secilën pjesë të telit. Çdo kthesë duhet të jetë saktësisht 60 gradë, pasi ne do të bëjmë trekëndësha barabrinjës për fraktalin. Kam përdorur dy palë pincë dhe një raportues. Çdo kthesë është bërë në një shenjë. Para se të bëni palosjet, vizualizoni drejtimin e secilës prej tyre. Ju lutemi përdorni diagramin e bashkangjitur për këtë.
Hapi 6: Krijimi i dipoleve
Pritini dy copa të tjera teli që janë të paktën 6 inç të gjatë. Mbështillini këto tela rreth vidave të sipërme dhe të poshtme përgjatë anës së gjatë dhe më pas mbështillini ato rreth vidave qendrore. Më pas shkurtoni gjatësinë e tepërt.
Hapi 7: Instalimi i dipoleve dhe instalimi i transformatorit
Siguroni secilin prej fraktaleve në vida qoshe.
Ngjitni një transformator të rezistencës së duhur në dy vida qendrore dhe shtrëngoni ato.
Montimi përfundoi! Shikojeni dhe kënaquni!
Hapi 8: Më shumë përsëritje/eksperimente
Kam bërë disa elementë të rinj duke përdorur një shabllon letre nga GIMP. Kam përdorur një tel të vogël telefonik të fortë. Ishte mjaft i vogël, i fortë dhe i përkulshëm për t'u përkulur në format komplekse të kërkuara për frekuencën qendrore (554 MHz). Ky është sinjali mesatar dixhital UHF për kanalet televizive tokësore në zonën time.
Foto bashkangjitur. Mund të jetë e vështirë të shohësh telat e bakrit në dritë të ulët kundër kartonit dhe shiritit sipër, por e kuptoni idenë.
Në këtë madhësi, elementët janë mjaft të brishtë, kështu që ato duhet të trajtohen me kujdes.
Kam shtuar gjithashtu një shabllon në formatin png. Për të printuar madhësinë që dëshironi, do t'ju duhet ta hapni atë në një redaktues fotografish si GIMP. Shablloni nuk është i përsosur sepse e kam bërë me dorë duke përdorur një maus, por është mjaft i rehatshëm për duart e njeriut.
