Фрактальные антенны своими руками

В математике фрактальными называются множества, которые состоят из элементов подобных всему множеству в целом. Лучший пример для этого такой: если рассмотреть близко-близко линию эллипса, то она станет прямой. Фрактал же – сколько не приближай – картинка будет все такой же сложной и похожей на общий вид. Элементы могут располагаться самым причудливым образом. Следовательно, простейшим примером фрактала можно считать концентрические окружности. Сколько ни приближай, будут появляться все новые и новые круги. А примеров фракталам множество. Например, в Википедии дан рисунок капусты Романеско, где кочан состоит из шишек, которые в точности напоминают сам этот кочан. Теперь читатели понимают, что изготовить фрактальные антенны своими руками будет не так просто. Зато интересно.

Фрактальная антенна

Зачем нужны фрактальные антенны

Назначение фрактальной антенны в том, чтобы поймать больше меньшими жертвами. В западных видео — наши, видимо, еще не дошли — можно найти параболоид, где излучателем служит отрезок фрактальной ленты. То есть они там уже делают из фольги элементы устройств СВЧ, которые более эффективны, нежели обыкновенные. Мы покажем, как сделать фрактальную антенну своими руками от начала и до конца, а вот ее согласованием занимайтесь наедине с КСВ метром. Упомянем, что имеется целый сайт, разумеется, зарубежный, где продвигают в коммерческих целях соответствующий продукт, чертежей там нет. Наша самодельная фрактальная антенна проще, но ее достоинство в том, что ее можно сделать собственными руками. И это большой плюс.

Первые фрактальные антенны — биконические — появились, если можно верить видео с сайта fractenna.com, в 1897 году Оливером Лоджем. Не ищите в Википедии, там об этом ни слова. В сравнении с обычным диполем пара треугольников вместо вибратора дает расширение полосы примерно на 20%. Более того, создавая периодические повторяющиеся структуры, удалось собрать миниатюрные антенны, которые были ничуть не хуже своих больших собратьев. В настоящее время часто можно встретить биконическую антенну в виде двух рамок или причудливой формы пластин.

В конечном итоге это позволяет принимать больше телевизионных каналов.

Если набрать запрос на Ютуб, то появляется лишь одно видео по изготовлению фрактальных антенн, о котором мы и собираемся написать. Лучше всего можно понять, как все устроено, если представить себе шестиконечную звезду израильского флага, у которой один угол срезали вместе с плечами. Получилось, что три угла остались, как были, а у двух лишь одна сторона на месте, второй вообще нет. Шестой угол отсутствует вовсе. Теперь расположим две такие звезды вертикально, центральными углами друг к другу, прорезями влево и вправо, а над ними – еще такую же 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 один дюйм, расстояние между углами звезд по вертикали (длина фидера) четыре дюйма, по горизонтали (расстояние между двумя проводами фидера) – один дюйм. Звезды, понятное дело, имеют при вершинах углы 60 градусов, теперь любой читатель может нарисовать нечто подобное в виде шаблона, чтобы потом сделать фрактальную антенну самостоятельно. На всякий случай мы сделали рабочий эскиз, масштаб, которого не соблюден. Более того, мы не ручаемся, что звезды вышли ровно, потому что Microsoft Paint не дает больших возможностей для изготовления точных чертежей. Однако достаточно взглянуть на картинку, чтобы устройство фрактальной антенны стало совершенно очевидным:

Читайте также:  Как настроить антенну Триколор ТВ своими руками

Самодельная фрактальная антенна

  1. Коричневым прямоугольником показана подложка из диэлектрика. Приведенная на рисунке фрактальная антенна имеет диаграмму направленности симметричную. Если нужно оградить как-то излучатель от помех, то экран ставится на четыре стойки позади подложки на расстоянии все того же дюйма. На этих частотах не обязательно размещать сплошной лист металла, достаточно сетки со стороной в четверть дюйма, и не забудьте соединить свой экран с оплеткой кабеля.
  2. Сам фидер с волновым сопротивлением 75 Ом требует согласования. Найдите или сделайте сами трансформатор, преобразующий 300 Ом в 75 Ом. А еще лучше запаситесь КСВ метром и начинайте подбирать нужные параметры не на ощупь, а по прибору.
  3. Звезд четыре, выгибайте их из медной проволоки. Лаковую изоляцию в месте стыковки с фидером следует зачистить (если она вообще имеется). Внутренний фидер антенны состоит из двух параллельных кусков той же проволоки. Антенну неплохо бы разместить в каком-нибудь коробе для защиты от непогоды.

Звёздочки фрактальной антенны

Как собрать фрактальную антенну для цифрового телевидения

Дочитав до конца наш обзор, фрактальные антенны своими руками сможет сделать любой. Мы так быстро углубились в конструирование, что совсем забыли рассказать про поляризацию. Мы полагаем, что она линейная (а иной она и быть не может) и скорее всего горизонтальная. Это проистекает из следующих соображений:

  • Видео, очевидно, американского происхождения, разговор идет о HDTV. Следовательно, мы можем принимать моду именно этой страны.
  • Как известно, на всей планете немногие государства вещают со спутников с использованием круговой поляризации, и среди них РФ и США. Следовательно, мы можем полагать, что и прочие технологии передачи информации схожи. Почему? Была Холодная война, и мы полагаем, что обе страны выбирали стратегически что и как передавать, тогда как прочие страны исходили из чисто практических соображений. Так, круговая поляризация была внедрена специально для спутников шпионов. Вот почему есть все основания полагать, что и в телевидении, и в радиовещании будет наблюдаться некоторое сходство.
  • Сама структура антенны говорит нам, что она линейная. Здесь просто неоткуда взяться круговой или эллиптической поляризации. Следовательно, – если только среди наших читателей нет профессионалов, владеющих MMANA – если антенна не ловит в одном положении, поверните ее на 90 градусов в плоскости излучателя. Тогда поляризация изменится на вертикальную. Кстати, многие смогут ей поймать и FM, вот только размеры нужно задать побольше раза в 4, а также провод взять более толстый (например, 10 мм).
Читайте также:  Настройка спутниковой антенны своими руками

Плоскость антенны

Мы надеемся, что убедили читателей (и себя) в том, как именно пользоваться фрактальной антенной. А теперь пара советов, как ее проще всего собрать. Итак, постарайтесь найти проволоку с лакированной защитой. Согните из нее фигуры, как показано на рисунке. Затем конструктора немного расходятся, а мы 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 это 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 так, чтобы звезды углами ровно лежали на фидеры, а противоположными концами опирались на край подложки (каждая в двух местах). Для одной звезды мы пометили места синим цветом.
  3. Чтобы выполнить это условие каждую звезду притяните в одном месте болтом с диэлектрическим хомутком (например, из кембрика провода ПВС и т. п.). На рисунке места креплений показаны красным для одной звезды. Болт схематически прорисован окружностью.

Питающий кабель проходит (не обязательно) с обратной стороны. Поэтому сверлите дыры по месту. Настройка КСВ ведется, строго говоря, изменением расстояния между проводами фидера, но в данной конструкции это просто садистский метод. Поэтому мы рекомендуем просто измерить волновое сопротивление антенны. Если кто-то не читал все наши обзоры, напомним, как это делается. Понадобится генератор на частоту просматриваемой программы, например, 500 МГц, а кроме того и высокочастотный вольтметр, который не спасует перед этим сигналом.

Производство фрактальной антенны

Затем измеряется напряжение, выдаваемое генератором, для чего он замыкается на вольтметр (параллельно). Из переменного сопротивления с как можно меньшей собственной индуктивностью и антенны собираем резистивный делитель (проще говоря, подключаем их последовательно вслед за генератором, сперва сопротивление, потом антенну). Вольтметром измеряем напряжение переменного резистора, одновременно регулируя его номинал до тех пор, пока показания генератора без нагрузки (см. пунктом выше) не станут вдвое превышать текущие. Это значит, что номинал переменного резистора стал равен волновому сопротивлению антенны на частоте 500 МГц.

Теперь можно изготовить трансформатор нужным образом. В сети довольно сложно найти нужное, но для любителей ловить радиовещание мы нашли готовый ответ http://www.cqham.ru/tr.htm. На этом сайте написано и нарисовано, как согласовать нагрузку с 50-Омным кабелем. Обратите внимание, что частоты соответствуют КВ диапазону, СВ умещается сюда лишь частично. Волновое сопротивление антенны должно быть в диапазоне от 50 до 200 Ом. Сколько именно даст звезда сказать сложно, но если найдется в хозяйстве прибор для измерения волнового сопротивления линии, то напомним, что если длина фидера кратна четверти длины волны, то сопротивление антенны передается на его выход без каких-либо изменений. Понятно, что даже для небольшого диапазона такие условия обеспечить невозможно (напомним, что в особенности фрактальных антенн входит и расширенный диапазон), но для целей измерений упомянутый факт широко используется.