Фрактальные антенны своими руками
Centr86.ru

Ремонт бытовой техники

Фрактальные антенны своими руками

Анатолий Беляев (aka Mr.ALB). Персональный сайт

Да пребудут с вами Силы СВЕТА!

  • Главная
  • »
  • Наука и Техника
  • »
  • Электроника
  • »
  • 6
  • »
  • Фрактальная антенна
  • »
  • Тестер Mega-328

2020-04-30
В разделе КУЛИНАРИЯ добавлена статья про
Ржано-пшеничный хлеб

2020-04-19
В разделе Нумерология добавлена статья про
Ангельскую нумерологию

2020-04-16
Добавлена страница в разделе Здоровье про
Катушки Мишина

2017-01-19
Добавлен раздел
Веды

Фрактальная телевизионная антенна

По необходимости сделал фрактальную телевизионную антенну. Изделие оказалось очень хорошим, решил поделиться и с вами, вдруг пригодится. Описал её изготовление в небольшом занимательном рассказе.

Кто не знает что это такое и где используется, то могу сказать, что посмотрите видео фильмы про фракталы. А используются такие антенны в наше время повсеместно, к примеру, в каждом сотовом телефоне.

Итак, в конце 2013 года к нам зашли в гости тесть с тёщей, то да сё и тут тёща в преддверии праздника Нового года попросила у нас антенну для своего небольшого телевизора. Тесть смотрит телевизор через спутниковую тарелку и обычно что-то своё, а тёще захотело посмотреть новогодние программы спокойно не дёргая тестя.

Ок, отдали мы ей нашу рамочную антенну (квадрат 330х330 мм), через которую иногда смотрела телек жена.

А тут приближалось время открытия Зимней Олимпиады в Сочи и жена говорит: Сделай антенну .

Мне сделать очередную антенну проблем не составляет, только была бы цель и смысл. Пообещал сделать. И вот пришло время. но мне подумалось, что лепить очередную рамочную антенну как-то скучновато, всё же 21 век на дворе и тут я вспомнил, что самое прогрессивное в построении антенн — это ЕН-антенны, HZ-антенны и фрактальные-антенны. Прикинув, что более всего подходит к моему делу — остановился на фрактальной антенне. Благо про фракталы я фильмов всяких насмотрелся и фоток всяких с Интернета надёргал ещё давно. Вот и захотелось идею воплотить в материальную реальность.

Одно дело фотки, другое — конкретная реализация некоего устройства. Заморачиваться долго не стал и решил построить антенну по прямоугольному фракталу .

Достал медную проволоку где-то диаметром 1 мм, взял плоскогубцы и стал мастерить. первый проект был полномасштабный с использованием многих фракталов. Делал, с непривычки, долго, холодными зимними вечерами в итоге сделал, приклеил всю фрактальную поверхность к ДВП с помощью жидкого полиэтелена, подпаял напрямую кабель, около 1 м длины, стал пробовать. Опа! А эта антенна принимала телеканалы гораздо чётче чем рамочная. порадовал меня такой результат, значит не зря корячился и натирал мозоли, пока гнул проволоку в фрактальную форму.

Прошла где-то неделя и возникла у меня идея, что по размерам новая антенна практически как и рамочная, особой выгоды нет, если не учитывать небольшое улучшение в приёме. И вот решил смонтировать новую фрактальную антенну, используя меньше фракталов, соответственно и по габаритам меньше.

Фрактальная антенна. Первый вариант

В субботу 08.02.2014 г. достал небольшой кусок медной проволоки, что осталась от первой фрактальной антенны и довольно быстро, около полу часа, смонтировал новую антенну.

Фрактальная антенна. Второй вариант

. потом подпаял кабель от первой и получилось уже законченное устройство. Фрактальная антенна. Второй вариант с кабелем

Приступил к проверке работоспособности. Ух ты блин! Да эта ещё лучше работает и принимает в цвете аж 10 каналов, чего раньше нельзя было достигнуть с помощью рамочной антенны. Выигрыш существенный! Если ещё обратить внимание, что условия приёма у меня совсем неважнецкие: второй этаж, наш дом полностью перекрыт от телецентра многоэтажками, никакой прямой видимости, то выигрыш впечатляет как по приёму, так и по размерам.

В Интернете есть фрактальные антенны выполненные травлением на фольгированном стеклотекстолите. думаю без разницы на чём делать, да и размеры слишком сильно не стоит точно соблюдать для телевизионной антенны, в пределах работы на коленке .

Фрактальная антенна из фольгированного текстолита Фрактальная антенна в сотовом телефоне

Ниже привожу видео про фрактальные антенны . Можете посмотреть и расширить свои познания в теме фрактальных антенн. про то, как они были открыты, и как они используются в современной технике.

Кому понравилась идея, можете сами попробовать смастерить подобную антенну, мы же используем её с тех пор, как была Зимняя Олимпиада в Сочи 2014 г. .

Как из алюминиевой проволоки или кабеля сделать своими руками антенну для телевизора: простая конструкция для приема ТВ сигнала

Первое, о чем я хотел бы написать, — это небольшое введение в историю, теорию и использование фрактальных антенн. Фрактальные антенны были открыты недавно. Первым их изобрел Натан Коэн в 1988, затем он опубликовал свое исследование как сделать антенну для телевизора из проволоки и запатентовал в 1995 году.

Фрактальная антенна имеет несколько уникальных характеристик, как написано в Википедии:

«Фрактальная антенна — это антенна, использующая фрактальную, самоповторяющуюся конструкцию для максимизации длины или увеличения периметра (на внутренних участках или внешней структуре) материала, который может принимать или передавать электромагнитные сигналы в пределах данной общей площади поверхности или объема».

Что именно это значит? Ну, нужно знать что такое фрактал. Также из Википедии:

«Фрактал, как правило, представляет собой грубую или фрагментированную геометрическую форму, которая может быть разделена на части, каждая из частей будет копией целого уменьшенного размера — это свойство, называемое самоподобием».

Таким образом, фрактал представляет собой геометрическую форму, которая повторяет себя снова и снова, вне зависимости от размера отдельных частей.

Было обнаружено, что фрактальные антенны примерно на 20% эффективнее обычных антенн. Это может быть полезно, особенно, если вы хотите, чтобы ваша ТВ антенна принимала цифровое видео или видео высокой четкости, увеличивала сотовый диапазон, диапазон Wi-Fi, прием радио FM или AM и т.д.

В большинстве сотовых телефонов уже стоят фрактальные антенны. Вы могли это заметить, поскольку мобильные телефоны больше не имеют антенн снаружи. Это потому, что внутри них стоят фрактальные антенны, вытравленные на монтажной плате, что позволяет им лучше принимать сигнал и брать больше частот, таких как Bluetooth, сотовая связь и Wi-Fi с одной антенны.

«Ответ фрактальной антенны заметно отличается от традиционных конструкций антенн тем, что она способна работать с хорошей производительностью на разных частотах одновременно. Частота стандартных антенн должна быть срезана, чтобы быть в состоянии принимать только эту частоту. Поэтому фрактальная антенна в отличие от обычной является отличной конструкцией для широкополосных и многодиапазонных приложений».

Хитрость заключается в том, чтобы спроектировать вашу фрактальную антенну для резонирования на определенной, нужной вам центральной частоте. Это значит, что антенна будет выглядеть по-разному в зависимости от того что вы хотите получить. Для этого нужно применить математику (или онлайн-калькулятор).

В моем примере я собираюсь сделать простую антенну, но вы можете сделать более сложную. Чем сложнее, тем лучше. Я буду использовать катушку из 18-жильного провода с твердым сердечником, чтобы сделать антенну, но вы можете доработать собственные монтажные платы в соответствии со своими эстетическими соображениями, сделать ее меньше или более сложной с большими разрешением и резонансом.

Я собираюсь сделать ТВ антенну для приема цифрового ТВ или ТВ высокого разрешения. С этими частотами легче работать, они располагаются в диапазоне длины примерно от 15 см до 150 см для половины длины волны. Для простоты и дешевизны деталей, я собираюсь расположить её на общей дипольной антенне, она будет ловить волны диапазона 136-174 МГц (VHF).

Для приема волн UHF (400-512 МГц) можно добавить директор или отражатель, но так прием будет более зависим от направления антенны. VHF тоже зависит от направления, но вместо того, чтобы прямо указывать на ТВ станцию в случае установки UHF, вам нужно будет установить VHF уши перпендикулярно ТВ станции. Здесь нужно будет приложить немного больше усилий. Я хочу сделать максимально простую конструкцию, потому что это и так довольно сложная вещь.

  • Монтажная поверхность, например пластиковый корпус (20 см х 15 см х 8 см)
  • 6 винтов. Я использовал стальные саморезы для листового металла
  • Трансформатор сопротивлением от 300 Ом до 75 Ом.
  • Монтажная проволока сечением 18 AWG (0.8 мм)
  • Кабель RG-6 коаксиальный с терминаторами (и с резиновой оболочкой, если монтаж будет на улице)
  • Алюминий при использовании рефлектора. Во вложении выше был такой.
  • Тонкий маркер
  • Две пары маленьких плоскогубцев
  • Линейка не короче 20 см.
  • Транспортер для измерения угла
  • Два сверла, одно чуть меньшего диаметра, чем ваши винты
  • Маленький резак для проволоки
  • Отвертка или шуруповёрт
Читать еще:  Что лучше измельчитель или блендер для домашней кухни?

Примечание: нижняя часть антенны из алюминиевой проволоки находится справа на том изображении, где торчит трансформатор.

Шаг 1: Добавление отражателя

Соберите корпус с отражателем под пластиковой крышкой

Шаг 2: Сверление отверстий и установка точек крепления

Просверлите небольшие отверстия для отвода на противоположной стороне от отражателя в данных положениях и поместите проводящий винт.

Шаг 3: Отмерьте, отрежьте и оголите провода

Отрежьте четыре 20-сантиметровых куска провода и поместите на корпус.

Шаг 4: Измерение и маркировка проводов

Используя маркер, отметьте каждые 2,5 см на проводе (на этих местах будут изгибы)

Шаг 5: Создание фракталов

Этот шаг нужно повторить для каждого куска проволоки. Каждый изгиб должен быть равен ровно 60 градусам, так как мы будем делать для фрактала равносторонние треугольники. Я использовал две пары плоскогубцев и транспортир. Каждый изгиб сделан на метке. Перед тем, как делать загибы, визуализируйте направление каждого из них. Используйте для этого приложенную диаграмму.

Шаг 6: Создание диполей

Отрежьте еще два куска проволоки длиной не менее 15 см. Оберните эти провода вокруг верхнего и нижнего винтов, идущих вдоль длинной стороны, и затем оберните к центральным. Потом обрежьте лишнюю длину.

Шаг 7: Монтаж диполей и монтаж трансформатора

Закрепите каждый из фракталов на угловых винтах.

Присоедините трансформатор соответствующего импеданса к двум центральным винтам и затяните их.

Сборка закончена! Проверяйте и наслаждайтесь!

Шаг 8: Больше итераций / экспериментов

Я сделал несколько новых элементов, используя бумажный шаблон из GIMP. Я использовал небольшой сплошной телефонный провод. Он оказался достаточно маленьким, прочным и податливым, чтобы сгибаться в сложные формы, которые требуются для центральной частоты (554 МГц). Это среднее значение цифрового сигнала UHF для каналов эфирного телевидения в моей области.

Фотография прилагается. Может быть, сложно будет увидеть медные провода при слабом освещении на фоне картона и с лентой поверх, но идея вам уже понятна.

При таком размере элементы довольно хрупкие, поэтому их нужно обрабатывать аккуратно.

Я также добавил шаблон в формате png. Чтобы напечатать нужный размер, вам нужно открыть его в редакторе фотографий, например в GIMP. Шаблон не идеален, потому что я сделал его вручную с помощью мыши, но он достаточно удобен для человеческих рук.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Фрактальные антенны своими руками

В математике фрактальными называются множества, состоящие из элементов, подобных множеству в целом. Лучший пример: если рассмотреть близко-близко линию эллипса, она станет прямой. Фрактал – сколько не приближай – картинка останется по-прежнему сложной и похожей на общий вид. Элементы расположены причудливым образом. Следовательно, простейшим примером фрактала считаем концентрические окружности. Сколько ни приближай, появляются новые круги. Примеров фракталам множество. К примеру, в Википедии дан рисунок капусты Романеско, где кочан состоит из шишек, в точности напоминающих нарисованный кочан. Теперь читатели понимают, что изготовить фрактальные антенны непросто. Зато интересно.

Зачем нужны фрактальные антенны

Назначение фрактальной антенны – поймать больше меньшими жертвами. В западных видео — возможно найти параболоид, где излучателем послужит отрезок фрактальной ленты. Там уже делают из фольги элементы устройств СВЧ, более эффективные, нежели обыкновенные. Покажем, как сделать фрактальную антенну до конца, а согласованием занимайтесь наедине с КСВ метром. Упомянем, что имеется целый сайт, разумеется, зарубежный, где продвигают в коммерческих целях соответствующий продукт, чертежей нет. Наша самодельная фрактальная антенна проще, главное достоинство – конструкцию удастся сделать собственными руками.

Первые фрактальные антенны — биконические — появились, если верить видео с сайта fractenna.com, в 1897 году Оливером Лоджем. Не ищите в Википедии. В сравнении с обычным диполем пара треугольников вместо вибратора дает расширение полосы на 20%. Создавая периодические повторяющиеся структуры, удалось собрать миниатюрные антенны не хуже больших собратьев. Часто встретите биконическую антенну в виде двух рамок или причудливой формы пластин.

В конечном итоге это позволит принимать больше телевизионных каналов.

Если набрать запрос на Ютуб, появляется видео по изготовлению фрактальных антенн. Лучше поймете, как устроено, если представите шестиконечную звезду израильского флага, у которой угол срезали вместе с плечами. Получилось, три угла остались, у двух одна сторона на месте, второй нет. Шестой угол отсутствует вовсе. Теперь расположим две подобные звезды вертикально, центральными углами друг к другу, прорезями влево и вправо, над ними – аналогичную пару. Получилась антенная решетка – простейшая фрактальная антенна.

Звезды за углы соединяются фидером. Попарно столбцами. Снимается сигнал с линии, ровно посередине каждого провода. Конструкция собирается на болты на диэлектрической (пластиковой) подложке соответствующего размера. Сторона звезды составляет ровно дюйм, расстояние между углами звезд по вертикали (длина фидера) четыре дюйма, по горизонтали (расстояние между двумя проводами фидера) – дюйм. Звезды имеют при вершинах углы 60 градусов, теперь читатель нарисует подобное в виде шаблона, чтобы потом сделать фрактальную антенну самостоятельно. Сделали рабочий эскиз, масштаб не соблюден. Не ручаемся, что звезды вышли ровно, Microsoft Paint без больших возможностей для изготовления точных чертежей. Хватит взглянуть на картинку, чтобы устройство фрактальной антенны стало очевидным:

  1. Коричневым прямоугольником показана подложка из диэлектрика. Приведенная на рисунке фрактальная антенна имеет диаграмму направленности симметричную. Если оградить излучатель от помех, экран ставится на четыре стойки позади подложки на расстоянии дюйма. На частотах нет нужды размещать сплошной лист металла, хватит сетки со стороной в четверть дюйма, не забудьте соединить экран с оплеткой кабеля.
  2. Фидер с волновым сопротивлением 75 Ом требует согласования. Найдите либо сделайте трансформатор, преобразующий 300 Ом в 75 Ом. Лучше запаситесь КСВ метром и подбирайте нужные параметры не на ощупь, а по прибору.
  3. Звезд четыре, выгибайте из медной проволоки. Лаковую изоляцию в месте стыковки с фидером зачистим (если имеется). Внутренний фидер антенны состоит из двух параллельных кусков проволоки. Антенну неплохо разместить в коробе для защиты против непогоды.

Собираем фрактальную антенну для цифрового телевидения

Дочитав до конца обзор, фрактальные антенны сделает любой. Так быстро углубились в конструирование, что забыли рассказать о поляризации. Полагаем, она линейная и горизонтальная. Это проистекает из соображений:

  • Видео, очевидно, американского происхождения, разговор идет о HDTV. Следовательно, можем принимать моду указанной страны.
  • Как известно, на планете немногие государства вещают со спутников с использованием круговой поляризации, среди них РФ и США. Следовательно, полагаем, прочие технологии передачи информации схожи. Почему? Была Холодная война, полагаем, обе страны выбирали стратегически что и как передавать, прочие страны исходили из чисто практических соображений. Круговая поляризация внедрена специально для спутников шпионов (перемещающихся постоянно относительно наблюдателя). Отсюда основания полагать, что в телевидении и в радиовещании наблюдается сходство.
  • Структура антенны говорит, что линейная. Здесь просто неоткуда взяться круговой либо эллиптической поляризации. Следовательно – если только среди наших читателей нет профессионалов, владеющих MMANA – если антенна не ловит в принятом положении, поверните на 90 градусов в плоскости излучателя. Поляризация изменится на вертикальную. Кстати, многие смогут поймать и FM, если размеры задают побольше раза в 4. Лучше провод взять потолще (к примеру, 10 мм).

Надеемся, объяснили читателям, как пользоваться фрактальной антенной. Пара советов по простой сборке. Итак, постарайтесь найти проволоку с лакированной защитой. Согните фигуры, как показано на рисунке. Потом конструкторы расходятся, рекомендуем делать так:

  1. Зачистите звезды и провода фидера в местах стыковки. Провода фидера за ушки укрепите болтами на подложке в серединных частях. Чтобы выполнить действие правильно, заранее отмерьте дюйм и проведите две параллельные линии карандашом. Вдоль них должны лечь проволоки.
  2. Паяйте единую конструкцию, тщательно выверяя расстояния. Авторы видео рекомендуют делать излучатель, чтобы звезды углами ровно лежали на фидеры, а противоположными концами опирались на край подложки (каждая в двух местах). Для примерной звезды пометили места синим цветом.
  3. Чтобы выполнить условие, каждую звезду притяните в одном месте болтом с диэлектрическим хомутком (к примеру, из кембрика провода ПВС и подобное). На рисунке места креплений показаны красным для одной звезды. Болт схематически прорисован окружностью.

Питающий кабель проходит (необязательно) с обратной стороны. Сверлите дыры по месту. Настройка КСВ ведется изменением расстояния между проводами фидера, но в данной конструкции это садистский метод. Рекомендуем просто измерить волновое сопротивление антенны. Напомним, как это делается. Понадобится генератор на частоту просматриваемой программы, к примеру, 500 МГц, дополнительно – высокочастотный вольтметр, который не спасует перед сигналом.

Читать еще:  Утюжок гофре для создания прикорневого объема и локонов

Потом измеряется напряжение, выдаваемое генератором, для чего он замыкается на вольтметр (параллельно). Из переменного сопротивления с предельно меньшей собственной индуктивностью и антенны собираем резистивный делитель (подключаем последовательно вслед за генератором, сперва сопротивление, потом антенну). Вольтметром измеряем напряжение переменного резистора, одновременно регулируя номинал, пока показания генератора без нагрузки (см. пунктом выше) не станут вдвое превышать текущие. Значит, номинал переменного резистора стал равен волновому сопротивлению антенны на частоте 500 МГц.

Теперь возможно изготовить трансформатор нужным образом. В сети сложно найти нужное, для любителей ловить радиовещание нашли готовый ответ http://www.cqham.ru/tr.htm. На сайте написано и нарисовано, как согласовать нагрузку с 50-Омным кабелем. Обратите внимание, частоты соответствуют КВ диапазону, СВ умещается сюда частично. Волновое сопротивление антенны поддерживается в диапазоне 50 – 200 Ом. Сколько даст звезда, сказать сложно. Если найдется в хозяйстве прибор для измерения волнового сопротивления линии, напомним: если длина фидера кратна четверти длины волны, сопротивление антенны передается на выход без изменений. Для небольшого и большого диапазона подобные условия обеспечить невозможно (напомним, что в особенности фрактальных антенн входит и расширенный диапазон), но для целей измерений упомянутый факт используется повсеместно.

Теперь читатели знают все об этих удивительных приемопередающих устройствах. Столь необычная форма подсказывает, что разнообразие Вселенной не укладывается в типичные рамки.

Фрактальная wi-fi антенна

Всем Привет! Продолжаем мастерить антенны для интернета. Не так давно, в одной из публикаций, я рассказывал о фрактальных антеннах, это была теория. На западе давно уже практикуют подобные конструкции, я наслышан о чудесной работе таких антенн, об их эффективности, компактности и простоте. Эта тема меня всегда интересовала, хотелось самому собрать фрактальную антенну и проверить ее работу. Недавно мне это удалось, и сегодня я хочу поделиться с вами одной конструкцией фрактальной Wi-Fi антенны, которую я собрал и проверил в действии. Скажу сразу, антенна превзошла все ожидания, и хотя она получилась у меня с третьего раза, результат того стоил. Отличная работа на расстоянии 1000 м от точки доступа, думаю говорит о многом.

Как и все антенны о которых я стараюсь рассказать вам на моем блоге, эту антенну мы так же будем собирать своими руками, из подручных средств, не прикладывая больших усилий, и что самое главное денег. Вся инструкция по изготовлению фрактальной Wi-Fi антенны будет проиллюстрирована фотографиями, сам процесс я подробно опишу, поэтому проблем возникнуть не должно, но появившиеся вопросы вы можете задавать в комментариях.

Основная часть процесса изготовления заключается в травлении платы с рисунком самоподобного треугольника, который наносится на пластину фольгированного текстолита, методом перевода с помощью специальной бумаги. У кого есть опыт в травлении плат, тому будет проще, для тех же, у кого этого опыта нет, не отчаивайтесь – это весьма не сложное занятие.

Все начинается с размеров, самое главное это соблюсти размеры, которые указаны на рисунке:

Рисунок скачиваем здесь: Fraktal’naya_wi-fi_antenna.pdf. Если размеры рисунка не совпадают с теми, что я указал, их можно подкорректировать при помощи любого графического редактора, главное чтобы при распечатке пропорции были соблюдены. Этот рисунок необходимо отобразить на текстолите, для этого его нужно распечатать на принтере. Я это делал при помощи обычного черно-белого лазерного принтера, только бумага для печати должна быть особенной.

Печатать нужно на подложке от самоклеящейся бумаги. Такую бумагу можно найти в канцелярских магазинах или как я нашел ее в магазине обоев, а именно это были самоклеящиеся обои цвета дерева, ими обычно столы обклеивают или другую мебель. Нам понадобится не та сторона которую используют для обклейки, а обратная, которую обычно выбрасывают, эта бумага имеет специфическую глянцевую поверхность, свойства которой нам и понадобятся. Вырезаем бумагу под формат А4 или А5, что бы принтер прокрутил ее, и распечатываем на ней подготовленный для печати, с выдержанными размерами рисунок. Перед печатью настраиваем принтер под максимальный расход тонера, что бы слой краски не был слишком тонким.

Далее, на заранее вырезанную пластину 2-х миллиметрового фольгированного стеклотекстолита, с помощью утюга, мы переводим рисунок нашей антенны. Для этого, накладываем его на одну из фольгированных сторон пластины, заранее обезжиренную ацетоном или бензином, и разогретым утюгом, слегка надавив, водим по бумаге. Эта процедура занимает не более минуты, пластина должна хорошо прогреться. После этого даем пластине остыть и плавно удаляем бумагу, рисунок должен остаться на плате.

Травление платы.

Есть много разных способов травления плат, лично я предпочитаю травление в растворе хлорного железа. Хлорное железо можно купить там же где и текстолит, в любом радиотехническом магазине, или как я нашел его в строительном магазине, емкость 250 грамм мне досталась за 50 р. Хлорное железо разводится в теплой, желательно кипяченой воде (50-60 0 С) в пропорции 1:2, например я разводил 100 г. хлорного железа в 250 мл. воды (в стакане воды). Раствор можно приготовить в ненужной чистой пластиковой ёмкости. Растворить порошок нужно хорошо, для этого в воду его нужно добавлять постепенно, постоянно помешивая.

В готовый теплый раствор, окунаем плату с рисунком, (предварительно защитив сторону без рисунка, если она не заклеена пленкой) и оставляем на некоторое время, у меня весь процесс травления занял 12 минут, чем свежее раствор, тем быстрее происходит травление. В процессе травления можно периодически покачивать плату в растворе при помощи пинцета, удаляя таким образом остатки разъеденной меди.

Протравленную плату следует промыть под струёй теплой воды, после чего удалить при помощи ацетона краску с меди, и защитную пленку или краску с обратной стороны платы. У вас должен получиться четкий рисунок самоподобного треугольника со всеми выдержанными размерами, все маленькие треугольники должны иметь контакт друг с другом.

Припаивание разъём.

Антенна практически готова, теперь нам нужно припаять подходящий разъём для согласования wi-fi антенны с устройством, если к антенне будет подведен обычный 50 Ом кабель, можно припаять коннектор BNC. Так как я проверял антенну с помощью ноутбука, я припаял ее с помощью тонкого кабеля RG-59 к адаптеру ноутбука. Как паять видно на фото ниже, кабель лучше подвести с тыльной стороны платы, просверлив в ней отверстие. Центральная жила продевается в отверстие и припаивается к нижнему маленькому треугольничку, а оплетка кабеля паяется к не тронутой второй стороне текстолита. Сам рисунок на плате можно залудить, для лучшего контакта всех фрактальных треугольников, но у меня отлично работал и не луженный экземпляр.

Теперь подробнее о результатах. Антенна тестировалась в стандарте 802.11g, но как мне известно, такие антенны отлично работают во всем районе 2.4 ГГц. В США и Южной Корее подобные антенны используют на базовых станциях беспроводных сетей LTI (4G). Хочу проверить на 3G, размеры конечно нужно пересчитать. Для wi-fi антенна, именно я этими размерами работает просто отлично. На расстоянии в 1 км ноутбук с такой антенной отлично подключается к точке доступа работающей в режиме «access point» и раздающей автоматически IP адреса, условия прямой видимости присутствуют частично, много помех в виде деревьев и зданий. На точке доступа в качестве антенны используется MMDS зеркало с облучателем в фокусе, коэффициент усиления 24 Дб. На ноутбуке показывает «три палки», подключается без проблем. Ниже диаграмма RSSI.

В следующем месяце хочу собрать на таких антеннах «линк», и проверить дальность на прямой видимости. В качестве внутренней wi-fi антенны фрактальная антенна тоже работает отлично, пока не совсем понятна её работа, не ясна диаграмма направленности. Если кто-то знаком с подобными антеннами прошу отписаться в комментариях, на вопросы отвечу там же.

Делаем фрактальную антенну

Как мы рассматривали в предыдущих статьях – было установлено, что эффективность фрактальных антенн примерно на 20% больше, чем обычные антенны. Это может быть очень полезным для применения. Особенно, если вы хотите, чтобы ваша собственная телевизионная антенна воспринимала цифровой сигнал или видео высокой четкости, для увеличения диапазона сотовых телефонов, Wi-Fi диапазона, FM или AM радиоприемника, и так далее.

Большинство сотовых телефонов уже имеют встроенные фрактальные антенны. Если вы заметили, в последние несколько лет, мобильные телефоны уже не имеют антенн на внешней стороне. Это потому, что у них есть внутренние фрактальные антенны выгравированные на печатной плате, что позволяет им получить более качественный прием и воспринимать больше частот, таких как Bluetooth, сотовый сигнал и Wi-Fi все от одной антенны одновременно!

Читать еще:  Как вывести видео с айфона на экран телевизора

Информация из Wikipedia: “Фрактальная антенна заметно отличается от антенны с традиционной конструкции, тем, что она может работать с хорошей производительности на самых разных частотах одновременно. Обычно стандартные антенны должны быть” вырезаны “на частоте, для которой они должны быть использоваться и, таким образом, стандартная антенна хорошо работает только на этой частоте. Это делает фрактальные антенны отличным решением для широкополосных и многополосный приложений».

Хитрость заключается в том, чтобы создать свою фрактальную антенну, которая будет резонировать на той частоте, какую Вы хотите получить. Это значит, она будет выглядеть по-другому и может быть рассчитана по – разному в зависимости от того, что вы хотите получить. Немного математики и станет понятно как это сделать. (Можно ограничится и он-лайн калькулятором)

В нашем примере, мы сделаем простейшую антенну, но вы можете сделать более сложные антенны. Чем сложнее, тем лучше. Мы будем использовать катушку 18 калибра одножильного провода, необходимую для создания антенны в качестве примера, но вы может пойти дальше, используя ваши собственные платы для травления, чтобы сделать антенну меньшей, или более сложной с большим разрешением и резонансом.

В этом руководстве мы попробуем создать телевизионную антенну для цифрового сигнала или сигнала высокого разрешения передаваемого по радиоканалу. С этими частотами легче работать, длины волн на этих частотах составляют от половины фута до нескольких метров в длину для половины длины волны сигнала. Для ДМВ (децитиметровые волны) схемы вы можете добавить директор (director) или отражатель (рефлектор) которые сделают антенну более зависящей от направления. УКВ (ультракороткие волны) антенны также зависит от направления, но, вместо того чтобы указывать непосредственно на ТВ станции, “уши” дипольных УКВ антенн, дожны быть перпендикулярны к волне телевизионной станции, передающей сигнал.

Для начала найдите, частоты которые вы хотите получить или транслировать. Для ТВ, вот ссылка на график частот: http://www.csgnetwork.com/tvfreqtable.html

Также есть отличный сайт, чтобы помочь выбрать антенну, найти канал – направление по компасу, тип антенны (направленная / всенаправленный), номера каналов для цифровых и аналоговых, и так далее: http://antennaweb.org/

И для расчета размера антенны мы будем использовать онлайн-калькулятор: http://www.kwarc.org/ant-calc.html

Вот хороший PDF по проектированию и теории: скачать

Как найти длину волны сигнала: длина волны в футах = (коэффициент скорости света в футах) / (частота в герцах)

1) Коэффициент скорости света в футах = +983571056,43045

2) Коэффициент скорости света в метрах = 299792458

3) Коэффициент скорости света в дюймах = 11802852700

С чего начать: (VHF / UHF дипольный массив с отражателем, который хорошо работает для широкого диапазона частот DB2):

(350 МГц – четверть 8-дюймовый волны – 16 дюймовая полуволна , который падает в диапазоне сверхвысоких частот – между каналами 13 и 14, и которая является центральной частотой между МВ-ДМВ диапазона для лучшего резонанса). Эти требования можно изменить, чтобы работало лучше в вашем районе, так как ваш канал распространения может быть ниже или выше по группе.

На основании материалов по нижеперечисленным ссылкам ( http://uhfhdtvantenna.blogspot.com/ http://budgetiq.wordpress.com/2008/07/29/diy-hd-antenna/ http://members.shaw.ca/hdtvantenna/ и http://current.org/ptv/ptv0821make.pdf) , только фрактальные конструкции позволяют быть более компактными и гибкими и мы будем использовать DB2 модель, которая имеет высокий коэффициент усиления и уже довольно компактна и популярной для внутренней и наружной установки.

Основные затраты (стоило около $ 15):

Шаг первый:

Соберите корпус с отражателем под пластиковой крышкой:

Шаг второй:

Просверлить небольшие резьбовые отверстия на противоположной стороне от отражателя в следующих позициях и поместите проводящий винт (screw).

Шаг третий:

Вырезать четыре 8 ” куска твердого провода с сердечником и оголить его.

Шаг четвертый:

Используя маркер, отметьте каждый дюйм на проводе. (Это места где мы собираемся делать изгибы)

Шаг пятый:

Необходимо повторить этот шаг для каждого провода. Каждый изгиб на проводе будет равен 60 градусам, таким образом получается как бы фрактал. Напоминающий равносторонний треугольник. Я использовал две пары плоскогубцев и транспортир. Каждый изгиб будет на 1 ” делении. Убедитесь, что вы визуализируете направление каждого поворота, прежде чем сделать это! Используйте схему ниже для помощи.

Шаг шестой:

Вырежете еще 2 куска провода не менее 6 см в длину и оголите их. Согните эти провода вокруг верхнего и нижнего винтов, и свяжите с центром винта. Таким образом, все три входят в контакт. Используйте кусачки для отделения ненужных частей провода.

Шаг седьмой:

Поместите и заверните все ваши фракталы углами в винты

Шаг восьмой:

Прикрепите согласующий трансформатор через два винта в центра и затяните их вниз.

Готово! Теперь вы можете проверить свою конструкцию!

Как вы можете видеть на фото внизу, каждый раз, когда вы разделите каждый раздел и создаете новый треугольник с такой же длиной провода, он может поместиться в меньшем пространстве, занимая место в другом направлении.

Author: William Ruckman / On: Wednesday 31 December 2008 – 19:26:43
Version 1, Updated 12-31-08.

Перевод: Дмитрий Шахов

Ниже вы посмотреть видео по созданию фрактальных антенн (англ.):

Ранее мне приходилось слышать о фрактальных антеннах и через некоторое время мне самому захотелось попробовать сделать свою собственную фрактальные антенну, чтобы, так сказать, опробовать эту концепцию. Некоторыми из преимуществ фрактальных антенн, описанных в научно-исследовательских работах по фрактальным антеннам, являются их способность эффективного приема многополосных RF- сигналов, при своих относительно малых размерах. Я решил создать прототип фрактальной антенны на основе ковра Серпинского.

Я разработал мою фрактальную антенну с учетом разъема, совместимого с моим маршрутизатором Linksys WRT54GS 802.11g. Антенна имеет низкопрофильную конструкцию усиления и на предварительном тестировании на расстоянии 1/2 км от точки лоступа WiFi Link с несколькими деревьями на пути показала довольно хорошие результаты и устойчивость сигнала.

Вы можете скачать PDF версию шаблона антенны на основе ковра Серпинского, которую я использовал, а также другую документацию по этим ссылкам:

Делаем прототип

Это фото с уже готовым прототипом фрактальной антенны:

Я прикрепил Linksys WRT54GS RP-TNC – разъем к фрактальной антенне для тестирования

Когда я проектировал мой первый прототип фрактальной антенны я был обеспокоен, что на печатной плате в процессе травления треугольники могли изолироватся друг от друга, поэтому я немного расширил связи между ними. Примечание: Так как окончательный переход тонер закончил более точно, чем я ожидал, то следующая версия прототипа фрактальной антенны будет представлена с тонкими точками контакта между каждой из фрактальных итерации треугольника Серпинского. Важно убедиться, что элементы ковра Серпинского (треугольники) находятся в контакте друг с другом и точки соединения должны быть как можно тоньше:

Конструкция антенны была напечатаны на лазерном принтере Pulsar Pro FX. Этот процесс позволил мне скопировать конструкцию антенны на покрытый медью материал печатной платы:

Лазерную печатную конструкции антенны затем переносят на лист меди печатной платы тепловым процессом с использованием модифицированного ламинатора:

Это материал медной печатной платы после первого этапа процесса передачи тонера:

Следующим необходимым шагом было использование ламинатором Pulsar Pro FX “Зеленой TRF фольги” на печатной плате. Зеленая фольга используется, чтобы заполнить любые пробелы тонера или неравномерно утолщенных покрытий в передаче тонера:

Это очищенная плата с конструкцией антенны. Плата готова к травлению:

Здесь я замаскировал заднюю сторону печатной платы с помощью изоленты:

Я использовал метод прямого травления хлоридом железа для травления платы за 10 минут. Метод прямого травления осуществляется с помощью губки: необходимо медленно протирать хлоридом железа всю плату. Из-за опасности для здоровья при использовании хлорного железа я одел защитные очки и перчатки:

Это плата после травления:

Я вытер печатную плату тампоном обмакнутым в ацетоне для удаления покрытий переноса тонера. Я использовал перчатки при очистке, потому что ацетон впитается через типичные латексные одноразовые перчатки:

Я просверлил отверстие для антенного разъема с помощью дрели и сверла:

Для моего первого прототипа я использовал RP-TNC разъем из стандартных антенн Linksys маршрутизатора:

Крупным планом Linksys – совместимый RP-TNC разъем антенны:

Я немного нанес воды на печатную плату в месте пайки непосредственно перед пайкой:

Я немного нанес воды на печатную плату в месте пайки непосредственно перед пайкой:

Следующим шагом нужно припаять провод от RP-TNC разъема к основанию антенны Серпинского на печатной плате:

Второй провод разъема антенны припаиваем к плоскости платы PCB:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector