Ние правим фрактална антена. Фрактална ултрашироколентова антена, базирана на кръгъл монопол. Отпечатан изглед на производството на фрактални антени

Който не знае какво е и къде се използва, мога да кажа, че гледайте видео филми за фракталите. И такива антени се използват навсякъде в наше време, например във всеки мобилен телефон.

И така, в края на 2013 г. свекърът и свекърва ми дойдоха на гости, този и онзи, и тук свекървата, в навечерието на празника Нова година ни поиска антена за нейния малък телевизор. Свекърът гледа телевизия сателитна чинияи обикновено нещо нейно, но свекървата искаше да гледа новогодишните програми спокойно, без да дърпа свекъра.

Добре, дадохме й нашата кръгова антена (квадратна 330х330 мм), през която жена ми понякога гледаше телевизия.

И тогава наближаваше откриването на Зимните олимпийски игри в Сочи и съпругата каза: Направете антена.

За мен не е проблем да направя друга антена, само че ще има цел и смисъл. Той обеща да го направи. И сега дойде времето ... но си помислих, че извайването на друга кръгова антена е някак скучно, но 21 век е в двора и тогава си спомних, че най-прогресивните в изграждането на антени са EH антените, HZ антените и фракталните антени . След като прецених какво е най-подходящо за моя случай, се спрях на фрактална антена. За щастие съм гледал достатъчно всякакви филми за фрактали и отдавна извадих всякакви снимки от интернет. Така че исках да превърна идеята в материална реалност.

Едно са снимките, друго е конкретната реализация на дадено устройство. Не се притеснявах дълго време и реших да изградя антена по протежение на правоъгълен фрактал.

Извадих медна жица с диаметър около 1 mm, взех клещи и започнах да бърникам ... първият проект беше пълномащабен, използвайки много фрактали. Направих го, по навик, дълго време, в студени зимни вечери, в резултат на което го направих, залепих цялата фрактална повърхност към фиброплоча с помощта на течен полиетилен, запоих директно кабела, дълъг около 1 м, започнах да опитвам ... Ами сега! И тази антена приемаше телевизионни канали много по-ясно от рамката ... Бях доволен от такъв резултат, което означава, че не напразно се извивах и търках моите зърна, докато огъвах жицата във фрактална форма.

Мина около седмица и имах идеята, че размерът на новата антена е почти същият като рамковата антена, няма особена полза, ако не вземете предвид леко подобрение на приемането. И така реших да монтирам нова фрактална антена, използвайки съответно по-малко фрактали и по-малки по размер.

В събота, 08.02.2014 г. извадих малко парче Меден проводник, който остана от първата фрактална антена и доста бързо, около половин час, монтира нова антена ...

След това запоих кабела от първия и се оказа готово устройство. фрактална антена. Втора версия с кабел

Започнах да проверявам производителността ... Уау! Да, този работи още по-добре и приема до 10 канала в цвят, което преди не можеше да се постигне с помощта на кръгова антена. Победата е значима! Ако обърнете внимание и на факта, че условията за приемане са напълно маловажни: вторият етаж, къщата ни е напълно блокирана от телевизионния център от високи сгради, няма пряка видимост, тогава печалбата е впечатляваща както по отношение на прием и размер.

В интернет има фрактални антени, направени чрез ецване върху фибростъкло с фолио ... Мисля, че няма значение какво да се прави и размерите не трябва да се спазват стриктно за телевизионна антена, в рамките на работата върху коляното .

В математиката множествата се наричат ​​фрактали, състоящи се от елементи, подобни на множеството като цяло. Най-добрият пример: ако се вгледате внимателно в линията на елипса, тя се превръща в права линия. Фрактал - колкото и да е близо - картината ще остане сложна и подобна на обща форма. Елементите са подредени по странен начин. Затова считаме, че концентричните кръгове са най-простият пример за фрактал. Колкото и да е близо, се появяват нови кръгове. Има много примери за фрактали. Например, Wikipedia дава снимка на зеле Романеско, където главата на зелето се състои от шишарки, точно наподобяващи боядисана глава зеле. Сега читателите разбират, че не е лесно да се направят фрактални антени. Но е интересно.

Защо са необходими фрактални антени

Целта на фракталната антена е да хване повече с по-малко жертви. В западните видеоклипове - възможно е да намерите параболоид, където сегмент от фрактална лента ще служи като излъчвател. Те вече правят елементи на микровълнови устройства от фолио, по-ефективни от обикновените. Ще покажем как да направим фрактална антена до края и да се справим само с координацията с КСВ метър. Споменаваме, че има цял сайт, разбира се, чуждестранен, където съответният продукт се рекламира с комерсиална цел, няма чертежи. Нашата домашна фрактална антена е по-проста, основното предимство е, че можете да направите дизайна със собствените си ръце.

Първите фрактални антени - биконични - се появяват, според видеото от сайта fractenna.com, през 1897 г. от Оливър Лодж. Не търсете в Уикипедия. В сравнение с конвенционалния дипол, двойка триъгълници вместо вибратор дава разширение на лентата от 20%. Чрез създаването на периодични повтарящи се структури беше възможно да се сглобят миниатюрни антени не по-лоши от големите колеги. Често ще намерите биконична антена под формата на две рамки или плочи със странна форма.

Това в крайна сметка ще позволи приемането на повече телевизионни канали.

Ако напишете заявка в YouTube, се появява видео за производството на фрактални антени. Ще разберете по-добре как работи, ако си представите шестолъчната звезда на израелското знаме, в която ъгълът е отрязан заедно с раменете. Оказа се, че останаха три ъгъла, два бяха с една страна, а вторият не. Шестият ъгъл изобщо липсва. Сега нека поставим две подобни звезди вертикално, с централни ъгли един към друг, прорези отляво и отдясно, над тях - подобна двойка. Оказа се антенна решеткае най-простата фрактална антена.

Звездите около ъглите са свързани с фидер. Колони по двойки. Сигналът се взема от линията, точно в средата на всеки проводник. Конструкцията е сглобена на болтове върху диелектричен (пластмасов) субстрат с подходящ размер. Страната на звездата е точно инч, разстоянието между ъглите на звездите вертикално (дължината на хранилката) е четири инча, хоризонтално (разстоянието между двата проводника на хранилката) е инч. Звездите имат ъгли от 60 градуса във върховете си, сега читателят ще нарисува подобен под формата на шаблон, така че по-късно да може сам да направи фрактална антена. Направихме работна скица, не е спазен мащабът. Не можем да гарантираме, че звездите са излезли точно, Microsoft Paint без големи възможности за правене на точни чертежи. Достатъчно е да погледнете снимката, за да стане очевидно устройството на фракталната антена:

1. Кафявият правоъгълник показва диелектричния субстрат. Фракталната антена, показана на фигурата, има симетрична диаграма на излъчване. Ако екранирате излъчвателя от смущения, екранът се поставя на четири стълба зад субстрата на разстояние от един инч. При честоти не е необходимо да поставяте плътен метален лист, достатъчна е мрежа от четвърт инч, не забравяйте да свържете екрана към обвивката на кабела.
2. Захранващо устройство с характерен импеданс от 75 ома изисква одобрение. Намерете или направете трансформатор, който преобразува 300 ома в 75 ома. По-добре се запасете с SWR метър и изберете желаните параметри не чрез докосване, а чрез устройството.
3. Четири звезди, огънати от медна тел. Почистваме лаковата изолация на мястото на докинг с захранващото устройство (ако има такова). Вътрешното захранващо устройство на антената се състои от две успоредни парчета тел. Добра идея е да поставите антената в кутия за защита от лошо време.

Сглобяване на фрактална антена за цифрова телевизия

След като прочетете прегледа до края, фракталните антени ще бъдат направени от всеки. Толкова бързо се задълбочиха в дизайна, че забравиха да говорят за поляризацията. Вярваме, че е линеен и хоризонтален. Това произтича от съображенията:

• Видеото очевидно е с американски произход, говорим за HDTV. Следователно можем да приемем модата на посочената страна.
• Както знаете, малко държави на планетата излъчват от сателити, използващи кръгова поляризация, сред които Руската федерация и Съединените щати. Затова вярваме, че други технологии за трансфер на информация са подобни. Защо? Имаше Студена война, смятаме, че и двете страни стратегически избираха какво и как да прехвърлят, другите страни изхождаха от чисто практически съображения. Кръгова поляризацияреализиран специално за шпионски спътници (движещи се постоянно спрямо наблюдателя). Следователно има основание да се смята, че има сходство в телевизионното и радиоразпръскването.
• Структурата на антената казва, че е линейна. Просто няма къде да вземете кръгова или елиптична поляризация. Затова - освен ако нашите читатели не са професионалисти, които познават MMANA - ако антената не хваща в приетата позиция, завъртете на 90 градуса в равнината на радиатора. Поляризацията ще се промени на вертикална. Между другото, много ще могат да хванат и FM, ако размерите са зададени повече от 4 пъти.По-добре е да вземете по-дебел проводник (например 10 mm).

Надяваме се, че сме обяснили на читателите как да използват фракталната антена. Няколко съвета за лесно сглобяване. Така че, опитайте се да намерите проводник с лакирана защита. Огънете фигурите, както е показано на снимката. Тогава конструкторите се разминават, препоръчваме да направите това:

1. Оголете звездите и захранващите проводници в докинг точките. Закрепете захранващите проводници за ушите с болтове върху основата в средните части. За да извършите правилно действието, измерете предварително един инч и начертайте две успоредни линии с молив. Проводниците трябва да лежат по тях.
2. Запоете една структура, внимателно проверявайки разстоянията. Авторите на видеото препоръчват да направите излъчвател, така че звездите да лежат плоски върху хранилките с ъглите си, а противоположните краища да лежат на ръба на субстрата (всяка на две места). За примерна звезда местата бяха маркирани в синьо.
3. За да изпълните условието, издърпайте всяка звезда на едно място с болт с диелектрична скоба (например PVA проводници от камбрик и други подобни). На фигурата точките на закрепване са показани в червено за една звезда. Болтът е схематично начертан като кръг.

Захранващият кабел минава (по избор) отзад. Пробийте дупки на място. КСВ се регулира чрез промяна на разстоянието между захранващите проводници, но в този дизайн това е садистичен метод. Препоръчваме просто да измерите импеданса на антената. Спомнете си как се прави това. Ще ви е необходим генератор за честотата на програмата, която гледате, например 500 MHz, освен това високочестотен волтметър, който не записва пред сигнала.

След това се измерва напрежението, произведено от генератора, за което се затваря към волтметър (паралелно). От променливо съпротивление с изключително ниска самоиндуктивност и антени сглобяваме резистивен делител(свързваме последователно след генератора, първо съпротивлението, след това антената). Измерваме напрежението на променливия резистор с волтметър, като същевременно регулираме стойността, докато показанията на генератора без натоварване (вижте параграфа по-горе) станат два пъти по-високи от тока. Това означава, че стойността на променливия резистор е станала равна на вълновия импеданс на антената при честота 500 MHz.

Сега е възможно да направите трансформатора по желания начин. Трудно е да се намери правилният в мрежата, за тези, които обичат да хващат радиопредаване, намериха готов отговор http://www.cqham.ru/tr.htm. В сайта пише и чертае как да съгласувате товара с кабел 50 ома. Моля, обърнете внимание, че честотите съответстват на HF обхвата, MW се вписва тук частично. Характерният импеданс на антената се поддържа в диапазона 50 - 200 ома. Трудно е да се каже колко ще даде една звезда. Ако във фермата има устройство за измерване на вълновия импеданс на линията, припомняме: ако дължината на захранващото устройство е кратна на една четвърт от дължината на вълната, импедансът на антената се предава към изхода непроменен. За малък и голям асортимент подобни условияНевъзможно е да се осигури (припомняме, че разширен обхват също е включен в характеристиките на фракталните антени), но за целите на измерванията споменатият факт се използва навсякъде.

Читателите вече знаят всичко за тези удивителни трансивъри. Такава необичайна форма предполага, че разнообразието на Вселената не се вписва в типичната рамка.

В това са изследвани телени фрактални антени теза, бяха направени чрез огъване на тел по хартиен модел, отпечатан на принтер. Тъй като жицата беше огъната ръчно с помощта на пинсети, точността на производството на "завоите" на антената беше около 0,5 mm. Затова за изследване бяха взети най-простите геометрични фрактални форми: кривата на Кох и "биполярният скок" на Минковски.

Известно е, че фракталите позволяват да се намали размерът на антените, докато размерите на фракталната антена се сравняват с размерите на симетричен полувълнов линеен дипол. В по-нататъшни изследвания в дисертацията, телените фрактални антени ще бъдат сравнени с линеен дипол с /4-рамена, равни на 78 mm с резонансна честота от 900 MHz.

Жични фрактални антени, базирани на кривата на Кох

Документът предоставя формули за изчисляване на фрактални антени въз основа на кривата на Кох (Фигура 24).

а) н= 0 б) н= 1 в) н = 2

Фигура 24 - Крива на Кох на различни итерации n

Измерение добобщеният фрактал на Кох се изчислява по формулата:

Ако във формула (35) заместим стандартния ъгъл на огъване на кривата на Кох = 60, тогава получаваме д = 1,262.

Зависимост на първата резонансна честота на дипола на Кох f K върху размерността на фрактала д, номера на итерации ни резонансна честота на праволинеен дипол f D със същата височина като прекъснатата линия на Кох (в крайните точки) се определя по формулата:

За фигура 24, b с н= 1 и д= 1.262 от формула (36) получаваме:

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

За фигура 24, c с n = 2 и D = 1,262, от формула (36) получаваме:

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

Формулите (37) и (38) също ни позволяват да решим обратната задача - ако искаме фракталните антени да работят на честота f K = 900 MHz, тогава правите диполи трябва да работят на следните честоти:

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

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

Съгласно графиката на фигура 22 определяме дължините на 4-рамената на праволинеен дипол. Те ще бъдат равни на 63,5 mm (за 1102 MHz) и 55 mm (за 1293 MHz).

По този начин бяха произведени 4 фрактални антени на базата на кривата на Кох: две с размери /4-рамена от 78 mm и две с по-малки размери. Фигури 25-28 показват изображения на екрана PK2-47, който може да се използва за експериментално определяне на резонансните честоти.

Таблица 2 обобщава изчислените и експериментални данни, от които се вижда, че теоретичните честоти fТ се различават от експерименталните f E не повече от 4-9%, и това е доста добър резултат.

Фигура 25 - Екран PK2-47 при измерване на антената с кривата на Кох на итерация n = 1 с /4-рамена, равни на 78 mm. Резонансна честота 767 MHz

Фигура 26 - Екран PK2-47 при измерване на антената с кривата на Кох на итерация n = 1 с /4-рамена, равни на 63,5 mm. Резонансна честота 945 MHz

Фигура 27 - Екран PK2-47 при измерване на антената с кривата на Кох на итерация n = 2 с /4-рамена, равни на 78 mm. Резонансна честота 658 MHz

Фигура 28 - Екран PK2-47 при измерване на антената с кривата на Кох на итерация n = 2 с /4-рамена, равни на 55 mm. Резонансна честота 980 MHz

Таблица 2 - Сравнение на изчислените (теоретични fT) и експериментални fE резонансни честоти на фрактални антени въз основа на кривата на Кох

Жични фрактални антени, базирани на "биполярен скок". модел на излъчване

В работата са описани фрактални линии от типа "биполярен скок", но в работата не са дадени формули за изчисляване на резонансната честота в зависимост от размера на антената. Затова беше решено резонансните честоти да се определят експериментално. За прости фрактални линии от 1-ва итерация (Фигура 29, b) бяха направени 4 антени - с дължина /4-рамо, равна на 78 mm, с половината от дължината и две междинни дължини. За трудни за производство фрактални линии от 2-ра итерация (Фигура 29, c) бяха направени 2 антени с дължини /4-рамена от 78 и 39 mm.

Фигура 30 показва всички произведени фрактални антени. Фигура 31 показва външния вид на експерименталната настройка с фракталната антена "биполярно скачане" от 2-ра итерация. Фигури 32-37 показват експерименталното определяне на резонансните честоти.

а) н= 0 б) н= 1 в) н = 2

Фигура 29 - Крива на Минковски "биполярен скок" на различни итерации n

Фигура 30 - Външен видвсички произведени телени фрактални антени (диаметър на проводника 1 и 0,7 mm)

Фигура 31 - Експериментална постановка: панорамен VSWR и измервател на затихването RK2-47 с фрактална антена от типа "биполярен скок" от 2-ра итерация

Фигура 32 - Екран PK2-47 при измерване на антената "биполярен скок" итерация n = 1 с /4-рамена, равни на 78 mm.

Резонансна честота 553 MHz

Фигура 33 - Екран PK2-47 при измерване на антената "биполярен скок" итерация n = 1 с /4-рамена, равни на 58,5 mm.

Резонансна честота 722 MHz

Фигура 34 - Екран PK2-47 при измерване на антената "биполярен скок" итерация n = 1 с /4-рамена, равни на 48 mm. Резонансна честота 1012 MHz

Фигура 35 - Екран PK2-47 при измерване на антената "биполярен скок" итерация n = 1 с /4-рамена, равни на 39 mm. Резонансна честота 1200 MHz

Фигура 36 - Екран PK2-47 при измерване на антената "биполярен скок" итерация n = 2 с /4-рамена, равни на 78 mm.

Първо резонансна честота 445 MHz, вторият - 1143 MHz

Фигура 37 - Екран PK2-47 при измерване на антената "биполярно скачане" на итерация n = 2 с /4-рамена, равни на 39 mm.

Резонансна честота 954 MHz

Както показаха експерименталните изследвания, ако вземем симетричен полувълнов линеен дипол и фрактална антена със същата дължина (Фигура 38), тогава фракталните антени от типа "биполярен скок" ще работят на по-ниска честота (с 50 и 61%), а фракталните антени под формата на крива на Кох работят на честоти, по-ниски със 73 и 85% от тези на линеен дипол. Следователно наистина могат да се направят фрактални антени по-малки размери. Фигура 39 показва размерите на фракталните антени за същите резонансни честоти (900-1000 MHz) в сравнение с рамото на конвенционален полувълнов дипол.

Фигура 38 - "Обикновени" и фрактални антени с еднаква дължина

Фигура 39 - Размери на антената за същите резонансни честоти

5. Измерване на диаграмата на излъчване на фракталните антени

Антенните диаграми обикновено се измерват в "безехови" камери, чиито стени абсорбират падащото върху тях лъчение. В тази дисертация измерванията са извършени в обикновена лаборатория на Физико-технологичния факултет и отразеният сигнал от металните корпуси на инструментите и железните стойки въвежда известна грешка в измерванията.

Като източник на микровълнов сигнал използвахме собствен генератор на панорамен VSWR и атенюатор RK2-47. Като приемник на излъчване на фракталната антена е използван измервател на нивото на електромагнитното поле ATT-2592, който позволява измервания в честотния диапазон от 50 MHz до 3,5 GHz.

Предварителните измервания показаха, че моделът на излъчване на симетричен полувълнов линеен дипол значително изкривява излъчването от външната страна на коаксиалния кабел, който беше директно (без съвпадащи устройства) свързан с дипола. Един от начините за потискане на излъчването на предавателната линия е да се използва монопол вместо дипол заедно с четири взаимно перпендикулярни /4 "противотежести", които играят ролята на "земя" (Фигура 40).

Фигура 40 - /4 монополна и фрактална антена с "противотежести"

Фигури 41 - 45 показват експериментално измерените диаграми на излъчване на изследваните антени с "противотежести" (резонансната честота на излъчването практически не се променя при преминаване от дипол към монопол). Измерванията на плътността на потока на мощността на микровълновото лъчение в микровати на квадратен метър бяха извършени в хоризонтална и вертикална равнина през 10. Измерванията бяха извършени в "далечната" зона на антената на разстояние 2.

Първо беше изследвана антена под формата на праволинеен /4-вибратор. От диаграмата на излъчване на тази антена (Фигура 41) се вижда, че тя се различава от теоретичната. Това се дължи на грешки в измерването.

Грешките при измерване за всички изследвани антени могат да бъдат както следва:

Отражение на радиация от метални предмети в лабораторията;

Липсата на строга взаимна перпендикулярност между антената и противотежестите;

Не потиска напълно излъчването на външната обвивка на коаксиалния кабел;

Неточно отчитане на ъглови стойности;

Неточно "насочване" на измервателния уред ATT-2592 към антената;

Намеса от мобилни телефони.

През последния половин век животът се промени бързо. Повечето от нас приемат постиженията модерни технологииза даденост. С всичко, което прави живота по-удобен, свикваш много бързо. Рядко някой си задава въпроса "Откъде дойде това?" и "Как работи?". Микровълновата печка затопля закуската - добре, страхотно, смартфонът ви позволява да говорите с друг човек - страхотно. Това изглежда като очевидна възможност за нас.

Но животът може да бъде съвсем различен, ако човек не търси обяснение за случващите се събития. Вземете например мобилните телефони. Помните ли прибиращите се антени на първите модели? Те се намесиха, увеличиха размера на устройството, в крайна сметка често се счупиха. Вярваме, че те са потънали в забрава завинаги и отчасти поради това ... фрактали.

Фракталните рисунки очароват със своите модели. Те определено приличат на изображения на космически обекти - мъглявини, галактически купове и т.н. Ето защо е съвсем естествено, че когато Манделброт изрази своята теория за фракталите, неговите изследвания предизвикаха повишен интерес сред тези, които изучават астрономия.

Един такъв аматьор на име Нейтън Коен, след като присъства на лекция на Беноа Манделброт в Будапеща, се вдъхновява от идеята за практическо приложение на получените знания. Вярно, той го направи интуитивно и случайността изигра важна роля в неговото откритие. Като радиолюбител Нейтън се стреми да създаде антена с възможно най-висока чувствителност.
Единственият начин да се подобрят параметрите на антената, която беше известна по това време, беше да се увеличат нейните геометрични размери. Собственикът на апартамента в центъра на Бостън, който Нейтън нае, обаче беше категорично против инсталацията големи устройствана покрива.

Тогава Нейтън започна да експериментира с различни форми на антени, опитвайки се да получи максимален резултат с минимален размер. Запален от идеята за фрактални форми, Коен, както се казва, на случаен принцип направи един от най-известните фрактали от тел - „снежинката на Кох“.

Шведският математик Хелге фон Кох измисли тази крива през 1904 г. Получава се като отсечката се раздели на три части и средната отсечка се замени с равностранен триъгълник без страна, съвпадаща с тази отсечка. Определението е малко трудно за разбиране, но цифрата е ясна и проста.

Има и други разновидности на "кривата на Кох", но приблизителната форма на кривата остава подобна.
Когато Нейтън свърза антената към радиоприемника, той беше много изненадан - чувствителността се увеличи драстично. След поредица от експерименти бъдещият професор в Бостънския университет осъзнава, че антената, направена по фрактален модел, има висока ефективност и покрива много по-широка област. честотен диапазонв сравнение с класическите решения. В допълнение, формата на антената под формата на фрактална крива може значително да намали геометричните размери.

Нейтън Коен дори измисли теорема, доказваща това, за да създава широколентова антенадостатъчно е да му придадем формата на самоподобна фрактална крива. Авторът патентова откритието си и основа фирма за разработване и проектиране на фрактални антени Fractal Antenna Systems, с право вярвайки, че в бъдеще, благодарение на неговото откритие, мобилните телефони ще могат да се отърват от обемистите антени и да станат по-компактни.

По принцип така и стана. Вярно е, че до ден днешен Нейтън е в съдебен процес с големи корпорации, които незаконно използват откритието му за производство на компактни комуникационни устройства. Някои известни производители мобилни устройства, като Motorola, вече са постигнали мирно споразумение с изобретателя на фракталната антена.

ПС:Предусещайки възникналите въпроси по тази тема, предполагам, че не е така ефективна работатакива антени. Физиката и природата не могат да бъдат излъгани. Всяко усукване и намаляване на размера на антената води до намаляване на нейната ефективност. Такива антени и системи от тях могат да се използват при достатъчно високи честоти и, ако желаете, тяхната миниатюризация. Това вече си проправя път в мобилни телефони, резонатори на чипове, печатни платкии така нататък.
Тук не може да се очаква висока ефективност, но те ще работят в тесни условия и вече работят.

Първото нещо, за което бих искал да напиша, е малко въведение в историята, теорията и използването на фракталните антени. Наскоро бяха открити фрактални антени. Те са изобретени за първи път от Нейтън Коен през 1988 г., след което той публикува изследването си за това как да направи телевизионна антена от тел и я патентова през 1995 г.

Фракталната антена има няколко уникални характеристики, както е написано в Wikipedia:

„Фракталната антена е антена, която използва фрактален, самоповтарящ се дизайн, за да увеличи максимално дължината или да увеличи периметъра (на вътрешни места или външна структура) на материал, който може да приема или предава електромагнитни сигнали в рамките на дадена обща повърхност или обем ."

Какво точно означава това? Е, трябва да знаете какво е фрактал. Също от Wikipedia:

„Фракталът обикновено е груба или фрагментирана геометрична форма, която може да бъде разделена на парчета, като всяко от парчетата е копие с намален размер на цялото – свойство, наречено самоподобие.“

Така фракталът е геометрична форма, която се повтаря отново и отново, независимо от размера на отделните части.

Установено е, че фракталните антени са с около 20% по-ефективни от конвенционалните антени. Това може да бъде полезно, особено ако искате вашата телевизионна антена да приема цифрово или видео висока разделителна способност, увеличен клетъчен обхват, Wi-Fi обхват, FM или AM радио приемане и др.

Повечето мобилни телефони вече имат фрактални антени. Може би сте забелязали това, защото Мобилни телефонивече нямат външни антени. Това е така, защото те имат фрактални антени, гравирани в платката вътре в тях, което им позволява да получават по-добър сигнал и да улавят повече честоти, като Bluetooth, клетъчени Wi-Fi от една антена.

Уикипедия:

„Отговорът на фракталната антена е значително различен от традиционния дизайн на антената, тъй като е в състояние да работи с добра производителност на различни честоти едновременно. Честотата на стандартните антени трябва да бъде намалена, за да могат да приемат само тази честота. Следователно, фракталната антена, за разлика от конвенционалната, е отличен дизайн за широколентови и многолентови приложения.

Номерът е да проектирате вашата фрактална антена така, че да резонира на конкретната централна честота, която искате. Това означава, че антената ще изглежда различно в зависимост от това какво искате да приемате. За да направите това, трябва да приложите математика (или онлайн калкулатор).

В моя пример ще направя проста антена, но можете да го направите по-сложен. Колкото по-трудно, толкова по-добре. Ще използвам макара от 18-жилен проводник с плътна сърцевина, за да направя антената, но вие можете да персонализирате вашите собствени платки, за да отговарят на вашата естетика, да я направите по-малка или по-сложна с повече резолюция и резонанс.

Ще правя телевизионна антена за приемане на цифрова телевизия или телевизия висока разделителна способност. Тези честоти са по-лесни за работа и варират по дължина от около 15 cm до 150 cm за половин дължина на вълната. За простота и евтиност на частите, ще го поставя на обикновена диполна антена, тя ще хваща вълни в диапазона 136-174 MHz (VHF).

За да получавате UHF вълни (400-512 MHz), можете да добавите директор или рефлектор, но по този начин приемането ще зависи повече от посоката на антената. VHF също зависи от посоката, но вместо директно насочване към телевизионната станция в случай на UHF инсталация, ще трябва да настроите VHF ушите перпендикулярно на телевизионната станция. Тук трябва да положите малко повече усилия. Искам да направя конструкцията възможно най-проста, защото вече е доста сложно нещо.

Главни компоненти:

• Монтажна повърхност, например пластмасов корпус (20 cm x 15 cm x 8 cm)
• 6 винта. Използвах винтове за стоманена ламарина
• Трансформатор със съпротивление от 300 ома до 75 ома.
• Монтажен проводник 18 AWG (0,8 mm)
• Коаксиален кабел RG-6 с терминатори (и с гумена обвивка, ако инсталацията е на открито)
• Алуминий при използване на рефлектор. Имаше един в прикачения файл по-горе.
• Фин маркер
• Два чифта малки клещи
• Линийката не е по-къса от 20 cm.
• Конвейер за измерване на ъгли
• Две бормашини, едната малко по-малка от вашите винтове
• Малък нож за тел
• Отвертка или отвертка

Забележка: Долна часталуминиевата жична антена е от дясната страна на изображението, където стърчи трансформаторът.

Стъпка 1: Добавяне на рефлектор

Сглобете корпуса с рефлектора под пластмасовия капак

Стъпка 2: Пробиване на отвори и инсталиране на точки за закрепване

Пробийте малки отвори за кранове от противоположната страна на рефлектора на тези места и поставете проводящ винт.

Стъпка 3: Измерете, изрежете и оголете проводниците

Отрежете четири 20 см парчета тел и ги поставете върху кутията.

Стъпка 4: Измерване и маркиране на проводници

С помощта на маркер маркирайте всеки 2,5 см върху жицата (на тези места ще има завои)

Стъпка 5: Създайте фрактали

Тази стъпка трябва да се повтори за всяко парче тел. Всяко огъване трябва да бъде точно 60 градуса, тъй като ще правим равностранни триъгълници за фрактала. Използвах два чифта клещи и транспортир. Всяка чупка се прави на етикет. Преди да направите гънките, визуализирайте посоката на всяка от тях. Използвайте приложената диаграма за това.

Стъпка 6: Създаване на диполи

Отрежете още две парчета тел с дължина най-малко 15 см. Увийте тези жици около горния и долния винт, които минават по дългата страна, и след това ги увийте до центъра. След това отрежете излишната дължина.

Стъпка 7: Монтиране на диполите и монтиране на трансформатора

Закрепете всеки от фракталите към ъгловите винтове.

Прикрепете трансформатор с правилния импеданс към двата централни винта и ги затегнете.

Монтажът завършен! Вижте го и се насладете!

Стъпка 8: Още итерации/експерименти

Направих някои нови елементи, използвайки хартиения шаблон от GIMP. Използвах малък плътен телефонен проводник. Той беше достатъчно малък, здрав и достатъчно ковък, за да се огъне в сложните форми, необходими за централната честота (554 MHz). Това е средната стойност цифров сигнал UHF за канали ефирна телевизияв моя район.

Приложена снимка. Може да е трудно да се види медни проводниципри слаба светлина срещу картон и с тиксо върху него, но вече схващате идеята.

При този размер елементите са доста крехки, така че трябва да се работи внимателно.

Добавих и png шаблон. За да отпечатате желания размер, трябва да го отворите във фоторедактор като GIMP. Шаблонът не е идеален, защото го направих на ръка с мишка, но е достатъчно удобен за човешки ръце.