Антенны и антеннулы: Класс ракообразные, подготовка к ЕГЭ по биологии

Класс ракообразные, подготовка к ЕГЭ по биологии

Класс ракообразные представляет собой крупную группу членистоногих, обитающих практически во всех типах водоемов. Описано более 73 тысяч видов. Наиболее известные представители: крабы, раки, омары, креветки, лангусты. Некоторые из них ведут неподвижный образ жизни — морские уточки, часть заселила сушу — мокрицы.

Чтобы разобрать строение ракообразных подробнее сделаем это, взяв за основу типичного представителя — речного рака.

Предпочитают пресные водоемы с чистой водой и большим содержанием кислорода. Ведет ночной образ жизни, днем чаще всего скрывается в норах, под большими камнями. Рак всеяден. Рацион его питания составляют животные — моллюски, растения, он с охотой поедает и мертвые остатки.

Покровы, опорно-двигательная система

Для рака (как и для всех членистоногих) характерна гетерономная сегментация — тело подразделяется на 2 отдела: головогрудь и брюшко.

Брюшко состоит из 6-7 члеников и тельсона. Тело рака покрыто хитиновой кутикулой, которая выполняет функцию наружного скелета. С верхней стороны головогрудь покрыта спинным щитом (панцирем) — карапаксом, который является хитиновым щитом.

На головном конце тела находятся членистые продукты — две пары усиков — антенны (длинные) и антеннулы (короткие), а также три пары жевательных конечностей — 2 пары максилл (нижних челюстей) и одна пара мандибул (верхняя челюсть).

Органами обоняния являются антеннулы (короткие усы), а органами осязания — антенны (длинные усы). С помощью мандибул и максилл рак измельчает пищу и перетирает ее.

Грудной отдел головогруди несет 3 пары ногочелюстей — двуветвистых конечностей, служащих для удержания и перемещения пищи ко рту, и 5 пар ходильных ног.

Первая пара ходильных ног видоизменена в клешни, которые значительно сильнее остальных, являются органами защиты и нападения, захвата пищи.

Брюшко состоит из 6-7 члеников, на каждом из которых находится по паре двуветвистых ножек. По краям последнего сегмента (тельсона) расположены две пластинки, образующие вместе с тельсоном плавник.

Пищеварительная система

В пищеварительной системе выделяют три отдела: переднего, среднего и заднего. К переднему отделу относятся ротовое отверстие, окруженное ногочелюстями, пищевод и жевательный желудок. Средний отдел состоит из цедильного желудка, средней кишки, в которую впадают протоки печени — пищеварительной железы. Средняя кишка переходит в заднюю, оканчивающуюся анальным отверстием.

Обратите особое внимание, что отделов желудка у рака два: жевательный и цедильный. Жевательный желудок предназначен для измельчения и перетирания пищи, снабжен хитиновыми зубцами. Второй отдел желудка — цедильный — выполняет роль «сита», изнутри покрыт мелкими хитиновыми волосками, через которые проходит только достаточно измельченная пища.

Дыхательная система

Имеются специализированные органы дыхания — жабры. Располагаются жабры под спинным щитом (карапаксом), представляют собой выросты ногочелюстей и ходильных конечностей.

С помощью жабр растворенный в воде кислород поступает в кровь, достигая внутренних органов и тканей. Углекислый газ, напротив, покидает кровь и перемещается во внешнюю среду — в воду.

Кровеносная система

Как и у всех членистоногих — у рака незамкнутая (лакунарная) кровеносная система. Круги кровообращения (в привычном нам понимании) отсутствуют, так как кровь изливается из сосудов в щелевидные промежутки (полости), омывает внутренние органы и ткани, а затем снова собирается в сосуды.

Сердце у рака пятиугольной формы, окружено околосердечной сумкой — перикардом (греч. peri — вокруг и kardia — сердце). Сердце пронизано несколькими щелями — остиями, через которые при расслаблении (диастоле) сердца в него поступает кровь. При сокращении (систоле) сердца остии смыкаются, и кровь из сердца поступает в ряд артерий, отходящих от сердца, изливается в полости и омывает органы и ткани.

После того, как кровь отдала тканям и органам кислород, она направляется в жабры, где насыщается кислородом. Из жабр кровь поступает в перикард - круг кровообращения замыкается.

Понятие «кровь» терминологически не совсем верное. Замечу, что в кровеносной системе циркулирует не кровь, а гемолимфа синеватого цвета — за счет содержащегося в ней гемоцианина, в состав которого входит медь.

Выделительная система

У раков имеется две пары зеленых желез, выделительных органов, расположенных в головной части тела. Протоки первой пары открываются у основания длинных усиков — антенн, а протоки второй пары — у основания максилл (нижних челюстей).

Нервная система

Нервная система рака образована надглоточным нервным узлом (головным мозгом), окологлоточным нервным кольцом, подглоточным нервным узлом и брюшной нервной цепочкой. Надглоточный ганглий (нервный узел) соединяется с подглоточным с помощью многочисленных нервных тяжей, которые в совокупности образуют окологлоточное нервное кольцо.

От подглоточного нервного узла отходит брюшная нервная цепочка, названная так по ее анатомическому положению — на брюшной стороне тела. Узлы брюшной цепочки расположены настолько близко друг к другу, что она имеет вид одинарной, а не двойной цепочки.

Органы чувств расположены на головном конце тела и представлены антеннулами — органами химического чувства, отвечают за обоняние, органами осязания — антеннами.

Органы зрения — глаза — сидят на стебельках и могут поворачиваться в разные направления.

Каждый глаз состоит из большого числа фасеток — многоугольных участков, в воде раки видят довольно туманно, так что при поисках пищи они больше полагаются на органы обоняния и осязания.

Половая система

Раки — раздельнополые животные, половой диморфизм (внешние отличия мужских и женских особей) присутствует, но выражено слабо . Оплодотворение у раков внутреннее: слияние сперматозоидов и яйцеклеток происходит в половых путях самки. Имеются парные мужские половые железы — семенники, и женские — яичники.

Самки крупнее самцов, имеют более широкое брюшко. Первая пара брюшных ножек у самок отсутствует (редуцирована).

Во время копуляции семенная жидкость самцом не вводится непосредственно в половые пути самки. Самец догоняет (фактически нападает) на самку, переворачивает ее и откладывает сперматофор, мешковидное скопление сперматозоидов, на брюшко самки.

Примерно через 2-3 недели самка выметывает 20-200 яиц, при этом она растворяет оболочку сперматофора, в результате происходит слияние яиц со сперматозоидами. Оплодотворенные яйца самка вынашивает на брюшке.

Многие ракообразные употребляются человеком в пищу: крабы, омары. Мелкие ракообразные — циклопы, дафнии — служат пищей для многих животных, к примеру, для гидры, рыбы. Раков называют «санитарами водоема»: они питаются остатками мертвых животных, поддерживая чистоту водоема и препятствуя распространению процессов гниения и загрязнения.

Живущие на суше мокрицы перерабатывают отмирающие и гниющие растения, обогащая почву и повышая ее плодородие. Однако, следует отметить, что мокрицы не брезгуют живыми растениями — они объедает корешки, листья и стебли, нанося вред сельскохозяйственным культурам.

Среди ракообразных имеются паразиты, из которых весьма знаменита мокрица, пожирающая язык. Попадая в ротовую полость рыбы, этот рачок прикрепляется к корню языка, вызывая его отмирание (атрофию) и в дальнейшем функционально замещает язык самим собой! Когда рыба ест, мокрица тоже питается съеденной рыбой добычей.

что такое в Большой Советской энциклопедии

Смотреть что такое АНТЕННЫ в других словарях:

АНТЕННЫ

антенны мн. Подвижные членистые придатки на голове, служащие для осязания и обоняния у членистоногих; усики.

АНТЕННЫ

АНТЕННЫ (от лат. antenna — рей), сяжки, усики, парные многочленистые подвижные придатки головы членистоногих (кроме паукообразных). У ракообразных А.—… смотреть

АНТЕННЫ

АНТЕННЫ(лат.). Щупальца у насекомых.Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н.,1910.

АНТЕННЫ

корень — АНТЕНН; окончание — Ы; Основа слова: АНТЕННВычисленный способ образования слова: Бессуфиксальный или другой∩ — АНТЕНН; ⏰ — Ы; Слово Антенны со. .. смотреть

АНТЕННЫ

АНТЕННЫ (сяжки, усики), многочленистые подвижные головные придатки у членистоногих (исключая паукообразных). У большинства — органы чувств.

АНТЕННЫ

АНТЕННЫ (сяжки, усики), многочленистые подвижные головные придатки у членистоногих (исключая паукообразных). У большинства — органы чувств.

АНТЕННЫ

АНТЕННЫ (сяжки — усики), многочленистые подвижные головные придатки у членистоногих (исключая паукообразных). У большинства — органы чувств.

АНТЕННЫ

(сяжки, усики), многочленистые подвижные головные придатки у членистоногих (исключая паукообразных). У большинства -органы чувств.

АНТЕННЫ

— (сяжки — усики), многочленистые подвижные головные придатки учленистоногих (исключая паукообразных). У большинства — органы чувств.

АНТЕННЫ

АНТЕННЫ мн. Подвижные членистые придатки на голове, служащие для осязания и обоняния у членистоногих; усики.

АНТЕННЫ

   • Antennae,         см. Navigatio, 5, Навигация.

АНТЕННЫ (СЯЖКИ

АНТЕННЫ (сяжки , усики), многочленистые подвижные головные придатки у членистоногих (исключая паукообразных). У большинства — органы чувств.

АНТЕННЫ (СЯЖКИ, УСИКИ)

АНТЕННЫ (сяжки, усики), многочленистые подвижные головные придатки у членистоногих (исключая паукообразных). У большинства — органы чувств.

АНТЕННЫ ЭКВИВАЛЕНТ

электрич. цепь или устройство, имитирующее антенну. Составляется из резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов так, что её импеданс равен импеда… смотреть

4.2. Универсальные антенны типа «волновой канал»

4.2. Универсальные антенны типа «волновой канал»

Четырехэлементная антенна типа «волновой канал»

(рис. 4.1) предназначена для приема телепередач на одном выбранном канале на расстоянии 50—60 км от ТЦ или ретранслятора. Антенна обеспечивает получение высокого качества изображения и звука при высоком уровне помех и отраженных сигналов, имеет повышенные электрические параметры и технические характеристики.

Четырехэлементная антенна имеет диаграмму направленности, расположенную в трех координатах в виде вытянутой сигары в сторону ТЦ. Такая диаграмма образуется в результате сложения полей активного вибратора, рефлектора и двух директоров. При настройке антенны путем подбора размеров деталей антенны и расстояния между ними добиваются такого соотношения фаз всех

полей, чтобы они в направлении директора складывались, а в направлении рефлектора — вычитались, как бы образуя волновой канал, вдоль которого проходит поток ЭДС. Диаграмма направленности четырехэлементной антенны значительно уже, чем у трехэлементной.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления …………….. 2,5—2,8 дБ

КБВ …………………………. 0,58—0,85

входное сопротивление …………….. 40 Ом

волновое сопротивление фидера ……… 75 Ом

переходное сопротивление в деталях

крепления, между стрелой и

вибраторами, не более. . …………. 0,1 Ом

коэффициент затухания в кабеле

снижения на частоте 50—200 МГЦ …. 0,76—2 дБ

кпд ………………………….. 0,97

рабочая частота …………………. 48,5—230 МГц

неравномерность коэффициента усиления. . 0,8 дБ помехозащищенность ……………… -(14…20) дБ

ширина главного лепестка диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости. ……………………. 60

При выборе конструкции антенны типа «волновой канал» необходимо учитывать как качественные характеристики, так и обращать внимание на настройку антенны на частоту передающей телестанции. На садовых участках обычно нет необходимых измерительных приборов, и поэтому настройку производят непосредственно при приеме сигналов — по контрастности изображения на экране телевизора. Сначала антенну точно по азимуту устанавливают в направлении передающего ТЦ или ретранслятора. Это положение фиксируют. Но ecли нет карты и компаса и по азимуту втравить антенну не представляется возможным, это делают, медленно поворачивая антенну влево до тех пор, пока на экране телевизора изображение не начнет исчезать. Затем проделывают то же самое, поворачивая антенну вправо. После этого антенну устанавливают посредине между двумя зафиксированными положениями.

Подстройку и настройку производят только в том случае, если при изготовлении антенны были использованы трубки нерекомендованного диаметра и длины. При этом необходимо иметь в виду, что если вибраторы изготовлены большего диаметра, то длина их должна быть несколько меньше, а при уменьшении диаметра — больше. Настройка антенны заключается в установлении оптимальной длины рефлектора и директоров.

В четырехэлементной антенне расстояние между рефлектором и активным вибратором регулируется в пределах (0,15…0,25)lдл длина рефлектора больше активного вибратора на 10—20 %; расстояние между активным вибратором и первым директором и между директорами равно (0,1…0,2)lдл.

У антенн типа «волновой канал» входное сопротивление находится в пределах от 32 до 40 Ом, а это значит, что для УСС можно использовать любой коаксиальный кабель, имеющий волновое сопротивление 50 или 75 Ом. На практике необходимо длину кабеля снижения установить опытным путем. Выходное сопротивление антенн типа «волновой канал» в большой степени зависит от расстояния между первым директором и активным вибратором, а также от расстояния между активным вибратором и рефлектором. При увеличении этих расстояний выходное сопротивление антенн типа «волновой канал» возрастает. При этом необходимо иметь в виду, что входное сопротивление антенн типа «волновой канал» указано при условии применения петлевых вибраторов. Если же вместо петлевых вибраторов применяются обычные симметричные (разрезные) вибраторы, то приведенные в тексте значения входных сопротивлений антенн должны быть уменьшены в четыре раза.

Коэффициент усиления антенны, состоящей из четырех элементов, выше, чем у трехэлементной антенны, почти в полтора раза и во многом зависит от конструктивных размеров вибраторов.

Изготавливается антенна из металлических трубок одинакового диаметра в пределах определенной частоты телевещания. Можно рекомендовать к применению тонкостенные трубки диаметром 18 мм для 1—5-го каналов, диаметром 12 мм — для 6—12-го и 8 мм — для 21—10-го.

Конструктивные размеры данной антенны приведены в табл. 4.3.

Четырехэлементная антенна состоит из активного петлевого вибратора 4, рефлектора 3, двух директоров 1 и 2, укрепленных на одной несущей стреле, и УСС. Стрела устанавливается на мачте в точке равновесия (центре тяжести). Подключение кабеля снижения 7 к активному вибратору 4 производится с помощью УСС 6. Варианты соединения элементов антенны с помощью специальных крепежных деталей и пайки см. на рис. 3.11. Но наиболее надежной конструкцией является сварная: она долго выдерживает постоянное воздействие климатических и механических нагрузок (ветра, дождя, снега, инея, росы, грибков и т. д.). Такая антенна наиболее технологична.

При распайке коаксиального кабеля в монтажной коробке, а также при монтаже и разделке оплетку кабеля нельзя разрезать. Ее всегда расплетают и паяют, предварительно скрутив проволочки в одну или две косички. При разделке коаксиального кабеля необходимо следить за тем, чтобы случайно не подрезать проволочки центральной жилы и чтобы на нес не замкнулись проволочки оплетки. Токоведущие провода и жилы коаксиального кабеля к вибраторам антенны и в распределительных коробках лучше припаивать или прикреплять винтами с гайками, тщательно зачищая места соединения. В соединениях не должно быть ржавчины.

Применение четырехэлементной антенны с узкой диаграммой направленности целесообразно в условиях города, поселков, вблизи высоких сооружений. Кроме того, в районах сильных помех даже при небольших расстояниях от ТЦ использование этой антенны может оказаться полезным, если только источник помех не находится со стороны ТЦ на линии, проходящей через ТЦ и приемную антенну.

Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 4.2) предназначена для приема телепередач на расстояниях свыше 50 км от ТЦ в неблагоприятных условиях (при наличии помех и отраженных сигналов).

Техническая характеристика:

коэффициент усиления. … ………… 6,5—7,8 дБ

рабочая частота …………………. 48,5—230 МГц

входное сопротивление антенны ……… 32 Ом

волновое сопротивление фидера ……… 75 Ом

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны ……… 1

неравномерность коэффициента усиления. . 1 дБ КБВ …………………………. 0,6—0.7

помехозащищенность ……………… -(15…26) дБ

оптимальное расстояние от ТЦ ……… 50—60 км

угол раствора диаграммы направленности

в горизонтальной плоскости. ………. 50

Антенна состоит из рефлектора 1, он же основной пассивный вибратор, активного вибратора 3 и трех директоров 4, 7 и 8, которые являются пассивными элементами. Все вибраторы расположены в одной плоскости параллельно друг другу. Закрепляются они в центре тяжести на общей стреле, в качестве которой используется тонкостенная трубка.

Для соединения элементов антенны со стрелой применена деталь крепления, показанная на рис. 3.10, а. Трубки

пассивных вибраторов устанавливаются в паз детали 2 и закрепляются двумя винтами М4 или Мб (их размеры определяются диаметром имеющейся трубки). К общей стреле эта сборка прикрепляется также с помощью двух винтов и гаек М4 или Мб. Эта конструкция обладает достаточной жесткостью, легко противостоит ветровым нагрузкам и удобна при сборке и настройке антенны. Узел крепления вибраторов показан на рис. 4.2.

Наиболее простым и надежным вариантом пятиэлементной антенны является сварной вариант. Все вибраторы в данном случае привариваются к центральной стреле в точках, соответствующих центрам тяжести. Стрела после установки заземляется. Крепление стрелы с вибра-

торами к мачте производится в центре тяжести стрелы. Рефлектор и директоры изготавливаются из тонкостенных трубок одинакового диаметра (10—30 мм). Стрела с мачтой соединяется с помощью хомута и скобы произвольной конструкции. Для удобства настройки антенны в стреле просверливаются дополнительные отверстия, необходимые для перестановки пассивных вибраторов. После сборки вибраторы и детали крепления покрываются морозостойкой краской.

В этой антенне активный вибратор, рефлектор и директоры изготавливаются из металлических трубок, наружные диаметры которых зависят от частоты принимаемого сигнала: 16—22 мм для 1—5-го каналов; 10—11 мм для 6—12-го;

8—10 мм для. 21—41-го. Оптимальная толщина этих трубок 1—1,5 мм. Основная несущая стрела антенны изготавливается из трубки наружным диаметром 35 мм для 1—5-го каналов;

диаметром 18—25 мм для 6—12-го; диаметром 16—20 мм для 21—41-го и толщиной 2—2,5 мм.

В качестве активного элемента антенны применяется петлевой вибратор, выполненный из коаксиального кабеля (см. гл. 1). Петлевой вибратор подключается к коаксиальному кабелю с помощью УСС типа «полуволновое U-образное колено», размеры которого зависят от частоты принимаемого канала.

В табл. 4.4 даны конструктивные размеры пятиэлементной антенны, необходимые для изготовления ее в домашней мастерской. В технической литературе приводятся сведения о размерах подобных антенн, несколько отличающиеся от приведенных в данной таблице. Это объясняется тем, что многоэлементная антенна типа «волновой канал», собранная по размерам на максимальный коэффициент усиления, всегда имеет узкую полосу пропускания частот. Поэтому при настройке и регулировке многоэлементных антенн приходится изменять размеры как самых вибраторов, так и расстоянии между ними, чтобы наилучшим образом удовлетворить достаточно противоречивые требования одновременного получения широкой полосы пропускания частот и высокого коэффициента усиления. Пятиэлементная антенна рассчитана на получение возможно большего коэффициента усиления при минимально необходимой полосе пропускания.

Антенна имеет увеличенное количество пассивных вибраторов, чем обеспечивается хорошее качество изображения на экране телевизора в местах, отстоящих от ТЦ на дальних расстояниях. Как отмечалось ранее, рефлектор обеспечивает получение однолепестковой диаграммы направленности. Длина рефлектора и его расстояние от активного вибратора рассчитаны таким образом, чтобы поля, создаваемые рефлектором и активным вибратором в главном направлении, складывались.

Система директоров, состоящая их трех вибраторов, значительно сужает ширину диаграммы направленности. Длины директоров и расстояния между ними и от них до активного вибратора рассчитываются с таким условием,

чтобы обеспечить сложение электромагнитных полей, создаваемых директорами и активным вибратором в главном направлении.

Сложение электромагнитных полей активного вибратора, рефлектора и трех директоров образует объемную диаграмму направленности пятиэлементной антенны, которая вытянута в сторону главного направления. Чем больше количество директоров, тем уже диаграмма направленности. Для того чтобы данная антенна могла обеспечить устойчивую работу в месте приема сигналов, необходимо тщательно выдержать все основные размеры.

При изготовлении антенны размеры ее элементов выбираются из указанной выше таблицы, но они могут быть и пересчитаны исходя из следующих соображений. Пассивный вибратор (рефлектор) делается всегда длиннее активного на 10—20 %, а пассивные вибраторы (директоры) изготавливаются на 10—15 % короче активного вибратора. Расстояние между активным вибратором и реф-

лектором устанавливается в пределах (0,15…0,25)lдл.р, где lдл.p — рабочая частота принимаемого канала телевидения. Расчетное расстояние между активным вибратором и первым директором, а также между директорами устанавливается равным (0,1 …0,2)lдл.р.

Необходимо иметь в виду, что с уменьшением расстояния между активным и пассивными вибраторами входное сопротивление антенны резко уменьшается. Если надо немного расширить полосу пропускания, то можно увеличить расстояние между элементами на величину, лежащую в пределах (0,16…0,2)lдл.р, но при этом уменьшится коэффициент усиления.

При определении размеров антенны в формулах учас-

твует не cpеднне значение длины волны, а только ее расчетное значение lдл.р, лежащее между двумя несущими частотами, ближе к несущей частоте сигналов изображения, чем к сигналам звукового сопровождения.

Если при постройке антенны окажется, что произошло ослабление несущей частоты сигнала звука, то необходимо укоротить длину первого директора на 8- 10 %.

На рис. 4.3 приведены схемы конструктивных исполнений наружных антенн типа «волновой канал, рассчитанных на прием телесигналов в диапазоне частот от 48,5 до 230 MГцi и более. Они относятся к антеннам направленного действия многоэлементной конструкции с высокими электрическими параметрами, позволяющими осуществлять прием телепередач на первых 12 каналах на границе зоны прямой видимости или в полутени, где напряженность электромагнитного поля значительно ослаблена.

В радиолюбительской практике антенны сложной конструкции не изготавливаются. На первых 5 каналах к антеннам предъявляются повышенные требования к электрическим параметрам — коэффициенту усиления и отношению сигнал — шум на входе телевизора, а это, и свою очередь, вызывает необходимость применять от 5 до 11 вибраторов. Все это приводит к усложнению конструкции, увеличению массогабаритных характеристик и к резкому сужению полосы пропускания.

Эти антенны наиболее эффективны на высоких частотах (от 100 МГц и выше).

Различные варианты многоэлементных антенн типа «волновой канал» имеют свои положительные и отрицательные стороны, проявляющиеся в конкретных условия\ применения.

Трехэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором (рис. 4.3, а).

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ………… 5,3 дБ

КБВ ……………………… 0.55—0,8

рабочая частота ……………… 48,5—66 МГц

неравномерность коэффициента

усиления …………………. 0,5 дБ

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны . …. 1

помехозащищенность ………….. -(12…18) дБ

угол раствора диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости…………………. 75

Рефлектор обеспечивает значительное расширение рабочей полосы пропускания частот и коррекцию диаграммы направленности в части уменьшения боковых лепестков. Двойной рефлектор состоит из двух параллельных трубок, симметрично размещенных в вертикальной плоскости относительно несущей стрелы. В качестве активного вибратора применяется шлейфибратор Пистолькорса, имеющий входное сопротивление 292 Ом.

Применение антенны по схеме (рис. 4.3, а) на границе уверенного приема увеличивает шумы, проявляющиеся на экране телевизора, например, в виде штрихов и черточек. Используется антенна для приема телевизионных программ на 6—12-м каналах и реже на 1—5-м каналах.

Конструктивные размеры антенны с двойным рефлектором приведены в табл. 4.5. При анализе размеров между элементами антенны легко увидеть, что расстояние между активным вибратором и первым директором меньше, чем у трехэлементной антенны с 6-го по 12-й канал, а это приводит к снижению входного сопротивления и требует более точного изготовления антенны и тщательного согласования ее с кабелем снижения.

На садовых участках трехэлементную антенну с двойным рефлектором можно рекомендовать только в тех случаях, когда есть необходимость значительно уменьшить влияние помех и отраженных сигналов.

Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором (рис. 4.3, б).

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ………… 8.0-9,0 дБ

КБВ, не менее ………………. 0,6

рабочая частота ……………… 48.5—230 МГц

входное сопротивление антенны ….. 32 Ом

волноное сопротивление фидера ….. 75 Ом неравномерность коэффициента

усиления, не более ………….. 9,5 дБ

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны ….. 1

помехозащищенность ………….. -(14…18) дБ

угол раствора диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости ……… …………. 48-56

При настройке пятиэлементной антенны (рис. 4.2), предназначенной для эксплуатации в условиях сильных помех и отраженных сигналов, особое внимание уделяется уменьшению величины задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Применение двойного рефлектора вместо одиночного вибратора позволяет улучшить помехозащищённость антенны за счет изменения размеров задних и боковых лепестков до минус 18—24 дБ в сложных условиях приема телепередач.

Подключение антенны к телевизору производится с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом через УСС, подключенное к петлевому вибратору. Конструкция данной антенны отличается от пятиэлементной типа «волновой канал» (см. рис. 4.2) только наличием двойного рефлектора. Для крепления вибраторов к стреле и стрелы к мачте используются детали, показанные на рис. 3.10, и крепежные винты с гайками М4, М5 или Мб.

Конструктивные размеры данной антенны приведены в табл. 4.6.

Пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным первым директором (рис. 4.3, в) предназначена для приема телесигналов в диапазоне частот 1—5-го каналов в зоне полутени на расстоянии свыше 50 км от ТЦ. Эта антенна относится к группе широкополосных многоканальных антенн с высокими электрическими параметрами. Ширину пропускания обычных пятиэлементных антенн типа «волновой канал» определяют пассивные вибраторы, их конструкция и размеры. На практике можно увеличить ширину пропускания антенны почти на 40 % за счет подбора размеров вибраторов и расстояний между ними. При этом коэффициент усиления антенны, как правило, уменьшается.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления …………. 6,5—8.0 дБ

КПД …………………….. 10-11

КБВ, не менее ………………. 0,65

рабочая частота ……………… 48,5—230 МГц

входное сопротивление антенны …. 292 Ом

волновое сопротивление фидера ….. 50—75 Ом

неравномерность коэффициента

усиления, не более .. ………… 9 дБ

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны ….. 2

кпд ……………………0.95

полоса пропускания частот ……… ± 4 %

помехозащищенность …………..-( 15. .17) дБ

угол раствора диаграммы

направленности в горизонтальной

плоскости…………………. 60—66

Главный лепесток диаграммы направленности данной антенны представляет собой вытянутый вперед эллипс правильной формы с некоторым сужением в сторону директоров.

Пятиэлементная антенна с двойным директором в зависимости от размеров вибраторов может принимать телесигналы в следующих сочетаниях каналов: 1-й и 3-й, 1-й и 4-й, 2-й и 4-й, 2-й и 5-и, 1-й и 5-й, 3-й и 5-й. Конструктивные размеры антенн для каждого из этих сочетаний каналов приведены в табл. 4.7.

Антенна подключается к телевизору с помощью фидерной линии, изготовленной из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, и подсоединяется к петлевому вибратору через проволочный симметрирующе-согласующий трансформатор (см. рис. 1.16). Проволочный трансформатор используется для согласования любых широкополосных антенн с входным сопротивлением 300 Ом.

Четыре катушки ССТ намотаны на двух диэлектрических каркасах диаметром 8 мм двойным изолированным проводом. Каждая катушка трансформатора содержит 12 витков провода марки ПЭЛШО диаметром 0,3 мм или ПЭВ-2 диаметром 0,31 мм. Намотка рядовая — виток к витку в два провода. Оба каркаса с намотанными проводами устанавливаются на общем основании, при этом между каркасами должно быть не менее 18 мм.

Активный вибратор, рефлектор и директоры изготавливаются из тонкостенных латунных (дюралюминиевых или стальных) трубок диаметром 16—22 мм Для 1—5-го каналов, 10—14 мм — .для 6—12-го. Двойной директор жестко соединяется со стрелой антенны без изоляторов и между собой отрезком трубки такого же диаметра. Наиболее прочной и надежной в эксплуатации является антенна сварной конструкции, в которой все трубки привариваются непосредственно к стреле. К мачте стрела с вибраторами крепится с помощью хомутов, скоб и крепежных соединений.

На рис. 4.3, г изображена сварная пятиэлементная антенна типа «волновой канал» с конструктивными размерами, обеспечивающими прием телесигналов на 3-м и 5-м каналах. Расчетные значения размеров вибраторов и расстояний между ними обеспечивают устойчивую работу телевизора на расстоянии свыше 50 км от ТЦ и в зоне полутени. Отличается данная антенна от рассмотренной ранее такой же антенны (рис. 4.3, в) только точностью изготовления ее отдельных элементов и аккуратностью сборки.

Конструктивные размеры сварной пятиэлементной антенны, рассчитанной на прием передач 3-го и 5-го каналов, даны в табл. 4.6.

Шестиэлементная антенна типа «волновой канал» с двумя рефлекторами и двойным первым директором (рис. 4.3, д) предназначена для установки в зоне предельной видимости радиосигнала с ослабленной напряженностью электромагнитного поля. Конструкция этой антенны отличается от ранее рассмотренных тем, что после основного активного вибратора включено два рефлектора (вместо одного), а первый директор антенны выполнен в виде двух параллельных вибраторов. Это позволяет изменить электрические параметры антенны в части расширения полосы пропускания частот за счет некоторого снижения коэффициента усиления.

Конструктивные размеры шестиэлементной антенны, рассчитанной на прием 1-го и 5-го каналов, приведены в табл. 4.6.

Пятиэлементная антенна с тройным рефлектором (рис. 4.3, е) предназначена для установки в зоне за пределами прямой видимости, в условиях действия сильных помех и отраженных сигналов на расстоянии более 50 км от ТЦ. Рефлектор, выполненный из трех вибраторов, обеспечивает образование узконаправленных лепестков диа-

граммы направленности антенны и ее устойчивую работу в полосе частот 1—12-го каналов.

Конструктивные размеры пятиэлементной антенны с тронным рефлектором приведены в табл. 4.8.

В качестве активного вибратора применен шлейф-вибратор Пистолькорса, имеющий большое входное сопротивление — 292 Ом. Активный вибратор создает вокруг себя в плоскости, перпендикулярной к его оси, электромагнитное поле, которое наводит токи в тройном рефлекторе и директорах. В результате этого они сами излучают электромагнитные поля. Размеры вибраторов и расстояния между ними рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить сложение полей в главном направлении. Рефлекторы позволяют получить однолепестковую диаграмму направленности — однонаправленной характеристики излучения. Директоры способствуют обострению главного лепестка диаграммы направленности. Все вибраторы этой антенны образуют объемную диаграмму направленности, вытянутую в сторону главного направления, т. е. в сторону директоров.

Главными условиями хорошей работы этой антенны являются высокая точность изготовления ее элементов, скрупулезная выдержка размеров при сборке и тщательная настройка. В некоторых случаях для юстировки антенны применяются подстроечные наконечники, которые после окончательной настройки жестко закрепляются.

На отдаленных садово-огородных участках пятиэлемент

ная антенна с тремя рефлекторами практически не используется из-за сложности ее изготовления в домашних условиях.

Семиэлементная антенна типа «волновой канал» (рис. 4.3, ж) предназначена для приема телесигналов в радиусе действия мощной передающей станции до 100 км (оптимальное расстояние 60—70 км). Устанавливается антенна в местности, где много индустриальных и других электромагнитных помех, а также отраженных сигналов.

Техническая характеристика:

коэффициент усиления ………… 8 дБ

КБВ. …………………….. 0,6—0,75

рабочая частота …………….. 50—230 МГц

входное сопротивление антенны … 32 Ом входное сопротивление активного

вибратора антенны …………. 292 Ом

волновое сопротивление фидера. …. 75 Ом

неравномерность коэффициента

усиления…………………. 1 дб

номера рабочих каналов ………. 1—12-й, 6—12-и

количество принимаемых программ

на один типоразмер антенны. …. 1 или 6

помехозащищенность. …………. -(16…26) дБ

угол раствора главного лепестка

диаграммы направленности . ….. 45°

Антенна имеет один вибратор, расположенный на конце стрелы (рефлектор), активный вибратор Пистолькорса и

пять неразрезных вибраторов (директоров). Все вибраторы укрепляются параллельно друг другу на горизонтальной стреле, создавая антенную систему «волновой канал». Петлевой вибратор Пистолькорса крепится в точке нулевого потенциала. В качестве согласующе-симметрирующей системы применен отрезок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом в виде полуволнового U-образного колена. Входное сопротивление петлевого вибратора 292 Ом. Схема подключения U-образного колена к вибратору показана на рис. 1.10.

Изготавливается антенна, как правило, из металлических трубок с тонкими стенками диаметром 8—30 мм. Мачта и стрела могут быть сделаны из металлической трубки или из деревянного бруска (рейки). Сечение бруска должно обеспечивать прочность конструкции и жесткость. Наилучшее конструктивное решение достигается в сварном варианте, когда все вибраторы жестко приварены к центральной несущей стреле в точках равновесия, а стрела с вибраторами приварена к вертикальной мачте в точке тяжести.

Можно рекомендовать применение этой антенны на каналах высоких частот (свыше 6-го канала). На первых пяти каналах семиэлементные антенны почти не используют из-за больших габаритных размеров и массы, но главным образом из-за недопустимо узкой полосы пропускания, ухудшающей качество изображения и звука. Но в некоторых случаях с этим приходится мириться.

Настройка и регулировка семиэлементной антенны является сложным делом, их не всегда удается качественно выполнить. Одновременно надо знать, что изготовление элементов антенны и ее сборка должны осуществляться с учетом повышенных требований к настройке антенны и ее ориентации на ТЦ или ретранслятор. Требования к точности подстройки антенны обусловлены теми недостатками, которые присущи в основном семиэлементным антеннам, но являются общими для всех антенн типа «волновой канал».

Во-первых, эти антенны очень зависят от конструктивных размеров элементов, от точности их изготовления и настройки. Увеличение количества активных и пассивных элементов антенны, а также конструктивные ошибки приводят, как правило, к отрицательному результату. Несоблюдение требований тщательной настройки и регулировки антенны после изготовления может привести к серьезному ухудшению се направленных свойств.

Во-вторых, антенны типа «волновой канал» всегда требуют подключения их к телевизору с помощью коаксиального кабеля и УСС, что значительно усложняет их конструкцию и затрудняет настройку.

В-третьих, так как семиэлементные антенны узкополосные, это затрудняет их использование не только в диапазонах частот нескольких каналов, но даже для приема телесигналов по одному из первых каналов, в которых относительная полоса частот достаточно велика.

Здесь необходимо заметить, что имеются и другие многоканальные антенны типа «волновой канал», однако их коэффициент усиления существенно хуже.

Конструктивные размеры семиэлементной антенны типа «волновой канал» приведены в табл. 4.9.

Размеры антенны рассчитаны таким образом, чтобы можно было получить достаточно широкую полосу пропускания при возможно большем коэффициенте усиления и принимать телепередачи многих каналов.

Семиэлементная антенна типа «волновой канал» с двойным рефлектором и пятью директорами (рис. 4.3, з) имеет более расширенную полосу пропускания по сравнению с предыдущей антенной (рис. 4.3, ж), высокий коэффициент усиления и поэтому применяется для приема

телепередач на всех каналах в зависимости от расстояния до ТЦ: 1—5-й каналы — 70—80 км, 6—12-й — 60—70 км, 21—41-й — 50—60 км.

Конструктивные размеры семиэлементной антенны с двойным рефлектором и пятью директорами приведены в табл. 4.10 В качестве активного вибратора применен петлевой вибратор с УСС типа «полуволновое U-образное колено».

Введение в основы антенн

Добавлено 28 января 2017 в 18:30

Сохранить или поделиться

Основы антенн

Антенны используются для передачи и приема информации через изменения электромагнитных полей, которые окружают их. Данная статья представляет собой введение в теорию антенн для начинающих. В ней кратко рассматривается само понятие волны, падающая, отраженная и стоячая волны, КСВ, модуляция, дипольная антенна.

Краткая история электромагнетизма

Более 2600 лет назад (и, вероятно, еще раньше) древние греки обнаружили, что кусок янтаря, натёртый об мех, притягивает легкие предметы, например, перья. Примерно в то же время древние люди обнаружили магнитную руду, которая представляет собой куски намагниченной горной породы.

Потребовалось несколько сотен лет, чтобы определить, что существует два различных вида притяжения и отталкивания (магнитное и электрическое): одинаковые отталкиваются, а противоположные притягиваются. Затем прошло еще 2000 лет перед тем, как ученые впервые обнаружили, что эти два совершенно разных явления природы были неразрывно связаны между собой.

В начале девятнадцатого века Ханс Кристиан Эрстед помести провод перпендикулярно стрелке компаса и ничего не увидел. Но когда он повернул провод параллельно стрелке компаса и пропустил через него ток, стрелка отклонилась в одном направлении. Когда он пропустил ток через провод в противоположном направлении, стрелка компаса также отклонилась в противоположном направлении.

Ток, протекающий через проводник, расположенный перпендикулярно стрелке компаса, не вызывает ее движенияСтрелка компаса, расположенная параллельно проводнику, через который проходит ток. При изменении направления протекания тока на противоположное направление отклонение стрелки также меняется на противоположное.

Этот провод был первой передающей антенной, а компас был первым приемником. Ученые в то время просто не знали об этом.

Пока не очень элегантно, этот эксперимент дал подсказку о том, как работает вселенная – что заряды, двигающиеся через провод, создают магнитное поле, которое перпендекулярно проводу. (Ученые вскоре узнали, что это поле, окружающее проводник, имеет круглую форму, а не форму прямой, перпендикулярной проводнику. )

С помощью этой информации ученые смогли описать способы, с которыми электрические и магнитные поля взаимодействуют с электрическими зарядами, и сформировать основы понимания электромагнетизма.

Видео выше показывает, как нить лампы накаливания, работающей от переменного тока, изгибается между точками крепления при воздействии сильного магнитного поля.

Вскоре Никола Тесла в своей лаборатории без проводов зажег лампы, продемонстрировал первую игрушечную лодку с дистанционным управлением и создал систему переменного тока, которую сегодня мы используем по всему миру для передачи электрической энергии.

Менее чем через столетие после эксперимента Эрстеда, Гульельмо Маркони изобрел способ передачи первых беспроводных телеграфных сигналов через Атлантику.

И вот теперь, через два столетия после первого эксперимента с компасом, мы можем делать фотографии далеких планет и отправлять их через необъятный космос на устройства, которые мы можем держать в руках – и всё благодаря антеннам.

Фотография Плутона

Составные блоки

В нашей Вселенной действуют определенные правила. Люди обнаружили это тысячи лет назад, когда стали различать силу тяжести и способность одних объектов притягивать или отталкивать другие объекты. Затем люди обнаружили еще один набор правил притяжения и отталкивания, которые были полностью отделены от первого.

Люди разделили объекты по категориям и с помощью экспериментов определили, что положительный и отрицательный являются противоположными проявлениями свойства под названием «заряд», как и северный и южный полюса являются противоположными проявлениями чего-то под названием магнетизм, как и левая и правая руки являются двумя типами рук.

Изображение, показывающее зеркальную симметрию между электрическими зарядами, магнитными полюсами и руками

Что-то происходило в проводе Эрстеда независимо от того, была ли под ним стрелка компаса или нет. Это приводит к идее о неосязаемых электромагнитных полях, которые пронизывают Вселенную – и самые плотные материи, и вакуум. Каждый из наших объектов, отнесенных к категориям (+/-/N/S), влияет на пространство вокруг него и подвергается влиянию, если изменяется окружающее его поле.

Наложение волн (принцип суперпозиции)

Волны переносят энергию из одного места в другое.

Оставаясь нетронутым в течение длительного периода времени, поверхность воды в бассейне будет казаться плоской и неподвижной. Если побеспокоить воду в одном месте, молекулы воды побеспокоят соседние молекулы воды, которые побеспокоят соседние молекулы воды и так далее, пока волнение не дойдет до края бассейна.

Молекулы, которые начали цепь событий, остаются на месте, близкому их начальному расположению, но волнение достигнет края бассейна за секунды. Волны передают энергию без переноса вещества.

Одиночная волна в бассейне

Волны, как мы их описываем, это движение возмущения через среду. Одиночное начальное возмущение или миллион таких возмущений, к распространению возмущения приводит цепная реакция столкновений молекул в бассейне.

График распространения двух волн в бассейне

Когда две волны возмущают одну и ту же область пространства, их амплитуды будут складываться или вычитаться, создавая либо конструктивную, либо разрушающую интерференцию. Эта практика временного сложения или вычитания называется принципом суперпозиции.

График конструктивной интерференции волн

После того, как волны интерферируют в определенном месте, они продолжают движение в том же направлении и с той же скоростью, с какими они начали движение, так долго, пока они остаются в той же среде. Скорость и направление могут измениться, когда волна войдет в новую среду. Звуковые волны проходят через воздух, водные волны проходят через жидкости – вещества, через которые проходят волны, называются «средой».

Электромагнитные волны могут проходить через такие среды, как воздух и вода, или через пустоту космоса – они не требуют среды для распространения энергии из одного места в другое.

Отражение волны

При переходе волн из одной среды в другую часть их энергии передается, часть энергии отражается, а часть энергии рассеивается в окружающую среду.

Свойства материалов этих двух сред определяют соотношения передачи к отражению и рассеиванию. А также свойства материалов определяют, будет ли волна инвертироваться при отражении.

Передача и отражение энергии одиночного волнового импульсаНепрерывная падающая волна (оранжевый) попадает на границу сред, где часть энергии отражается (светло-оранжевый), а часть энергии передается (темно-оранжевый)

Отражение и инверсия

Когда волны распространяются из одной среды в другую, часть падающей энергии отражается. В зависимости от свойств материалов сред волны могут инвертироваться при отражении.

Представьте себе длинную пружину, привязанную к столбу. Если вы слегка ударите пружину слева, возмущение распространится по всей длине пружины, пока оно не ударит столб; и в этот момент оно изменит направление и начнет распространяться назад к вам с другой стороны, справа. Это и есть инверсия.

Инверсия волны при отражении

Возьмите ту же самую пружину и привяжите ее к веревке, одетой петлей на столб. Если вы слегка ударите пружину слева, возмущение распространится по всей длине пружины, пока оно не ударит веревку; в этот момент оно изменит направление и начнет распространяться назад к вам с той же стороны, слева.

Отсутствие инверсии при отражении

Понимание отражения колебаний пружины поможет нам понять, что происходит внутри антенны.

Вот четыре ситуации, которые помогут проиллюстрировать понятия отражения и инверсии.

Инвертируется или нет волна при отражении, это определяется свойствами сред по обе стороны границы раздела.

Если волна инвертируется при отражении, и мы хотим получить конструктивную интерференцию в веревке, у нас должна быть веревка длиной, равной половине длины волны, полной длине волны или полутора длин волны и так далее:\(L = n {\lambda \over 2}\), где n – целое положительное число.

Антенный резонанс основан на тех же принципах отражения и интерференции: выбирайте длину провода так, чтобы отраженная энергия могла интерферировать конструктивно, создавая больший сигнал, а, не уменьшая его.

Стоячие волны

Когда две волны одинаковой длины распространяются в одной среде, но в противоположных направлениях (изображены синим и оранжевым цветами в примерах ниже), они могут взаимодействовать и образовывать стоячую волну (изображена зеленым цветом в примерах ниже). Стоячие волны называются так потому, что в то время, как синие волны движутся влево, а оранжевые волны движутся вправо, зеленые стоячие волны не обладают никаким видимым движением в какую-либо сторону.

Падающая волна (оранжевая) и отраженная волна (синяя) объединяются, формируя стоячую волну (зеленая)

Стоячая волна возникает только при определенных условиях в среде, которые определяются режимом отражения и длиной падающей волны.

Коэффициент стоячей волны (КСВ, SWR)

Стоячие волны максимальной амплитуды возникают при очень точной комбинации частоты (или длины волны) и длины антенны.

К сожалению, нецелесообразно и фактически невозможно иметь антенны, которые обладают точной длиной, необходимой для формирования идеальной стоячей волны в требуемом диапазоне частот. К счастью, в этом нет необходимости. Антенна с одной фиксированной длиной может работать в небольшом диапазоне частот с небольшим, приемлемым уровнем расстройки.

Стоячие волны и напряжения в линии, показанные в течение периода колебаний

Длина антенны должна быть настроена для получения стоячей волны как можно более близкой к идеальной в центре рабочего диапазона частот.

Измерители КСВ (коэффициента стоячей волны) измеряют отношение передаваемой энергии к отраженной, и это отношение должно быть как можно ближе к 1:1.

Небольшие подстройки могут быть выполнены путем добавления в схему пассивных компонентов между оконечным каскадом усиления и антенной. Небольшие недостатки в настройке антенны могут вызвать появление разности потенциалов на конечном каскаде усиления, нагревание конечного участка передающей линии. Большой дисбаланс может вызвать подачу большой разности потенциалов обратно на схему передатчика, вызывая пробой диэлектрика, искрение и выход из строя оконечного усилителя.

Передача информации

Вероятно, наиболее известны два способа передачи информации: частотная модуляция (ЧМ, FM) и амплитудная модуляция (АМ, AM).

Частотная модуляция

При частотной модуляции информация передаются с помощью изменения частоты несущего колебания.

Частотная модуляция

Амплитудная модуляция

При амплитудной модуляции частота несущего колебания остается постоянной. Информация передается с помощью изменения амплитуды несущей.

Амплитудная модуляция

Дипольная антенна

Простая антенна, которая использует два одинаковых элемента, называется диполем. Самые короткие дипольные антенны работают с колебаниями, для которых длина антенны равна половине длины волны, и которые создают стоячие волны по всей длине антенны.

Стоячие волны в дипольной антенне

Изменяющиеся электрические поля вдоль длины антенны создают радиоволны, которые распространяются в направлениях от антенны.

Антенная, излучающая энергию

Антенны позволяют передавать и получать информацию, воздействуя и подвергаясь воздействию электромагнитных полей, пронизывающих вселенную. В следующей статье мы рассмотрим различные типы антенн, и как они работают.

Оригинал статьи:

Теги

AM / АМ (амплитудная модуляция)FM / ЧМ (частотная модуляция)VSWR / КСВН / КСВ (коэффициент стоячей волны по напряжению)АнтеннаДипольИнтерференцияКонструктивная интерференцияМодуляцияПринцип суперпозицииРазрушающая интерференцияСтоячая волнаЭлектромагнитное излучение

Сохранить или поделиться

«ЛОМАНАЯ» АНТЕННА | Наука и жизнь

Построение кривой Кох — одного из самых первых фрактальных объектов.

Фрактал Минковского строится аналогично кривой Кох и имеет такие же свойства. При его построении вместо системы треугольников на прямой строятся меандры — «прямоугольные волны» бесконечно убывающих размеров.

‹

›

Американский инженер Натан Коэн лет десять назад решил собрать дома любительскую радиостанцию, но столкнулся с неожиданной трудностью. Его квартира находилась в центре Бостона, и городские власти строго запретили ставить антенну снаружи здания. Выход нашелся неожиданно, перевернув всю последующую жизнь радиолюбителя.

Вместо того чтобы изготовить антенну традиционной формы, Коэн взял кусок алюминиевой фольги и вырезал из него фигуру в форме математического объекта, известного как кривая Кох. Кривая эта, открытая в 1904 году немецким математиком Хельгой фон Кох, — фрактал, ломаная линия, которая выглядит как серия бесконечно уменьшающихся треугольников, вырастающих один из другого подобно крыше многоступенчатой китайской пагоды. Как и все фракталы, эта кривая «самоподобна», то есть на любом, самом малом отрезке имеет один и тот же вид, повторяя саму себя (см. «Наука и жизнь» № 9, 1994 г.; №№ 8, 12, 1995 г.). Строят такие кривые путем бесконечного повторения простой операции. Линия делится на равные отрезки, и на каждом делается изгиб в виде треугольника (метод фон Кох) или квадрата (метод Германа Минковского). Затем на всех сторонах получившейся фигуры в свою очередь выгибаются аналогичные квадраты или треугольники, но уже меньшего размера. Продолжая построение до бесконечности, можно получить кривую, «сломанную» в каждой точке.

Строя кривую Кох, Коэн ограничился только двумя-тремя шагами. Затем он наклеил фигуру на небольшой лист бумаги, присоединил ее к приемнику и с удивлением обнаружил, что она работает не хуже обычных антенн. Как оказалось позднее, его изобретение стало родоначальником принципиально нового типа антенн, ныне выпускаемых серийно.

Антенны эти очень компактны: встроенная в корпус фрактальная антенна для мобильного телефона имеет размер обычного слайда (24 х 36 мм). Кроме того, они работают в широком диапазоне частот. Все это обнаружено экспериментально; теории фрактальных антенн пока не существует.

Параметры фрактальной антенны, сделанной серией последовательных шагов по алгоритму Минковского, меняются очень интересным образом. Если прямолинейную антенну изогнуть в форме «прямоугольной волны» — меандра, ее усиление возрастет. Все последующие меандры усиления антенны уже не меняют, но диапазон принимаемых ею частот расширяется, а сама антенна при этом становится гораздо компактнее. Правда, эффективными оказываются лишь первые пять-шесть шагов: чтобы сгибать проводник дальше, придется уменьшить его диаметр, а это повысит сопротивление антенны и приведет к потере усиления.

Пока одни ломают голову над теоретическими проблемами, другие активно внедряют изобретение в жизнь. Как считает Натан Коэн, ныне профессор университета в Бостоне и главный технический инспектор «Fractal Antenna Systems», «через несколько лет фрактальные антенны станут неотъемлемой частью сотовых и радиотелефонов и многих других устройств с беспроволочной связью».

Фрактальная антенна. Конструкция фрактальных антенн.

На сегодняшний день, в мире существует великое множество различных видов антенн, в зависимости от назначения и области применения они имеют различную конструкцию. Тип антенн, о котором пойдёт речь в этой статье, появился сравнительно недавно, и принципиально отличается от известных, стандартных и общепринятых решений. К тому же им пророчат большое будущее. Речь пойдет, о так называемых фрактальных антенных. Фрактальная антенна – это антенна, активная часть которой имеет вид самоподобной кривой или какой либо другой подобно делящейся или состоящей из подобных сегментов фигуры. Что бы иметь более понятное представление о такой форме, нужно обратиться к фрактальной геометрии.

Фрактальная геометрия утверждает, что практически любые природные формы с математической точки зрения являются фракталами. Фрактал – от латинского: Fractus – сломанный, разбитый. Получить фрактал можно разделив фигуру на всё более мелкие объекты, деление может осуществляться бесконечно. Таким образом, любая из полученных фигур будет делиться на подобные, и в свою очередь являться частью такой же фигуры.

Впервые на практике для антенн эти принципы применил в 90-е года XX века американский инженер Натан Коэл. Коэл, задумавшись о принципах фрактальной геометрии, взял обычную медную проволоку и придал ей форму самоподобной ломанной кривой, после чего, подключив её к своему радиоприёмнику, поразился на сколько хорошо она работает. Продолжая развивать это направление в построении антенн выяснилось, что при помощи фракталов можно значительно уменьшить размеры конструкции, и расширить полосу рабочих частот, т. е. можно создать широкополосную антенну. Последующие  математические расчеты показали, что действительно широкополосная антенна, диапазон частот которой может охватить весь радиоволновой спектр, должна иметь фрактальную форму.

Дальнейшие исследования в этой области привели к широкому практическому использованию фрактальных антенн в мобильных устройствах. Их компактность и широкополосные свойства сделали их незаменимыми в беспроводной связи, в Bluetooch, Wi-Fi и GSM стандартах. Таким образом, в одном гаджете, например, в мобильном телефоне, смартфоне, КПК, удалось разместить все эти устройства. Многие микроволновые устройства тоже используют фрактальные антенны. Отличная работа фрактальных антенн в телевизионном диапазоне так же была отмечена. Отсутствием широкого применения фрактальной конструкции таких антенн в производстве, объясняется тем, что патентом на производство и внедрение фрактальных систем в антенной промышленности владеет весьма  ограниченное количество компаний.

В ближайшем будущем фрактальное направление в построении антенн приведет к развитию и повсеместному внедрению этой технологии. Существует мнение, что исследования в этом направлении, математические расчеты для совершенствования подобной фрактальной формы, неизбежно приблизят нас к конструкции идеальной антенны.

International Journal of Antennas and Propagation

Research Article

15 декабря 2020 г.

Новая недорогая интегрированная многополосная антенна, адаптированная для приложений SmartWatch с оценкой SAR

Брахим Фади | Абдельвахед Трибак | … | Fatima Riouch

В этом документе представлена ​​новая недорогая интегрированная многодиапазонная антенна, адаптированная для приложений умных часов и носимых устройств. Конструкция заключается в использовании широкополосной планарной патч-антенны с круговыми микрополосковыми линиями и миниатюрной точки питания со структурой 30 × 30 × 1.6 мм ³ , и его легко развернуть внутри умных часов и экономично для индустрии носимых устройств. Обсуждаются параметрическое исследование и окончательные размеры конструкции, а также результаты измерений отражения и диаграммы направленности. Антенна с максимальным усилением до 6,6 дБи и S ₁₁ до −22 дБ демонстрирует отличные характеристики для всех частот, требуемых в носимых системах, таких как 1,9 ГГц, 2,3 ГГц, 2,4 ГГц, 2,6 ГГц, 5,2 ГГц и 5,8 ГГц. . Мы провели сравнение аналогичного исследования и этой работы с точки зрения характеристик антенны.Кроме того, мы исследуем характеристики удельного коэффициента поглощения (SAR) антенны для приложения умных часов, используя как многослойные модели запястья руки человека, так и модели рта головы SAM. Результаты SAR в разных положениях для всех частот сравниваются со стандартами Федеральной комиссии по связи (FCC).

Research Article

11 декабря 2020 г.

Компактный трехдиапазонный EBG, использующий встречно-штыревую копланарную структуру волновода для увеличения усиления антенны

Prapoch Jirasakulporn | Понгсаторн Чомтонг | … | Prayoot Akkaraekthalin

Был разработан, изготовлен и испытан новый трехзонный элементарный элемент EBG компактного размера. Предлагаемая элементарная ячейка EBG основана на квадратной грибовидной структуре EBG (M-EBG) с встречно-штыревым копланарным волноводом (ICPW). С помощью этого метода размер предлагаемой структуры ICPW-EBG был уменьшен с λ /2 до λ /4 по сравнению с обычным размером элементарной ячейки M-EBG, который составляет 18 × 18 мм ² . Предлагаемая элементарная ячейка была разработана, чтобы реагировать на три полосы частот при 1.8 ГГц, 2,45 ГГц и 3,7 ГГц. Матрица из элементарных ячеек 10 × 10 была также разработана как отражатель с габаритными размерами 181,8 × 181,8 мм ² . Дипольные антенны были реализованы над разработанным отражателем с коротким расстоянием λ /8 для излучения электромагнитной волны. Результаты моделирования показали, что отражатель ICPW-EBG может улучшить направленность дипольной антенны до 9,12 дБ на частоте 1,8 ГГц, 9,02 дБ на частоте 2,45 ГГц и 8,40 дБ на частоте 3,7 ГГц. Направления измерений хорошо согласовывались с результатами моделирования, включая 8.72 дБ на частоте 1,8 ГГц, 8,56 дБ на частоте 2,4 ГГц и 8,1 дБ на частоте 3,7 ГГц. Это первая конструкция трехдиапазонной элементарной ячейки EBG с уменьшением размера на 50% по сравнению с традиционной структурой на той же частоте. Разработанный отражатель ICPW-EBG с дипольной антенной обеспечивает работу в трех диапазонах, низкопрофильный и высокий коэффициент усиления, подходящий для современных систем беспроводной связи.

Исследовательская статья

10 декабря 2020 г.

Конструкция адаптера непрерывного волновода и коаксиального кабеля 324 МГц, 200 кВт для радиочастотной квадрупольной СВЧ системы

Xinsheng Yan | Ляньминь Чжао | … | Fukun Liu

Адаптер 324 МГц 200 кВт волновод-коаксиальный был разработан и изготовлен для СВЧ-ответвителя в радиочастотной квадрупольной системе. Оптимизация адаптера проводится путем численного исследования и экспериментальной проверки. Измерения с высокой мощностью показывают, что коэффициент отражения адаптера составляет менее -30 дБ на рабочей частоте RFQ, и при импульсном испытании мощностью 228 кВт пробоя не наблюдается. Результаты измерений согласуются с результатами моделирования, указывая на то, что адаптер имеет хорошие характеристики передачи высокой мощности.Эта работа обеспечивает теоретические и экспериментальные основы для конструкции прямоугольного коаксиального адаптера, особенно в установившемся режиме работы с большой мощностью.

Исследовательская статья

08 декабря 2020

Конструкция и анализ пятизонного поляризационно-нечувствительного поглотителя из метаматериала

Хан Ву | Шиджун Джи | … | Handa Dai

Представлен пятизонный поглотитель из метаматериала (MMA). Предлагаемый поглотитель состоит из трехслойной конструкции: верхнего металлического резонатора, промежуточного диэлектрического слоя и нижней металлической плоскости.Верхняя структура принимает центроид за центр и расширяется в виде трехугольника в среднем на 360 °, а концы снова раздваиваются. Расчет проводился с помощью профессионального программного обеспечения для многократной оптимизации эффекта поглощения ММА в микроволновом диапазоне. Результаты показывают, что MA имеет пять пиков на резонансных частотах 5,984 ГГц, 12,232 ГГц, 18,128 ГГц, 18,414 ГГц и 20,592 ГГц с пиками 0,9925, 0,9968, 0,9783, 0,9754 и 0,9975. Путем анализа электромагнитного поля и распределения поверхностного тока поглотителя дополнительно проверяется механизм поглощения, и соответствующее влияние на спектр поглощения изучается в соответствии с различными углами поляризации и углами падения.Также обсуждалось влияние различного размера резонаторной структуры и толщины диэлектрического слоя на скорость поглощения, а также анализировалось распределение электромагнитных полей, чтобы выявить наличие электрического дипольного резонанса и магнитного резонанса. Путем сравнения экспериментов и моделирования обнаружено, что пики 1-го, 2-го и 5-го имеют меньшие ошибки поглощения и девиацию частоты, а пики 3-го и 4-го — большие. Пятидиапазонный поглотитель имеет потенциальное применение в многополосных электромагнитных невидимках, бионических датчиках, приборах измерения теплового излучения и т. Д.

Исследовательская статья

07 дек 2020

Измерение и статистический анализ различимых многолучевых распространений в подземных туннелях

Цзюньчан Сунь | Шуай Ма | … | Shiyin Li

По сравнению с условиями прямой видимости (LOS), эффект многолучевого распространения более серьезен в условиях отсутствия прямой видимости (NLOS). Следовательно, идентификация LOS и NLOS необходима для анализа многолучевого распространения сигнала. Обычно используемый метод — это метод опорных векторов (SVM) с высокой вычислительной сложностью.Для решения этой проблемы в данной статье используется классификатор SVM на основе меньшего количества выбранных функций нормализованного профиля задержки мощности (PDP). В этом случае PDP может быть получен с использованием метода скользящей корреляции. Результаты показывают, что классификатор на основе SVM может обеспечить высокую точность идентификации LOS и NLOS. Затем мы анализируем влияние отношения сигнал / шум (SNR) и расстояния передачи-приема (Tx-to-Rx) на различимые многолучевости в условиях LOS и NLOS. По результатам статистических измерений установлена ​​функция различимых чисел многолучевости.Наконец, мы исследуем мощность многолучевого распространения и параметры задержки среднего разброса задержки и среднеквадратичного (RMS) разброса задержки на основе результатов многолучевого распространения. Результаты этой статьи предоставляют полезную поддержку для анализа характеристик распространения сигнала.

Research Article

03 Dec 2020

Расширение полосы пропускания интегрированной волноводной антенны на полумодовой подложке с использованием треугольной прорези с полостью

Дайан Види Астути | Мухамад Асвиал | … | Eko Tjipto Rahardjo

В этой статье предлагается расширение полосы пропускания щелевой антенны с резонатором с использованием треугольной щели на интегрированной антенне с волноводной структурой на полумодовой подложке. Расширение полосы пропускания было достигнуто за счет комбинирования фиксированного режима TE ₁₀₁ и режима TE ₁₀₂ со смещением вниз, что привело к гибридным режимам. Эволюция конструкции щелевой антенны от полурезонирующей прямоугольной щелевой антенны до треугольной щелевой антенны увеличила относительную полосу пропускания.Результат моделирования показал, что относительная полоса пропускания увеличилась с 6,27% до 9,1%. Измерением было подтверждено, что была достигнута относительная полоса пропускания 9,87%, что отражает полосу пропускания 350 МГц с центральной частотой 3,84 ГГц. Измеренное усиление на центральной частоте составило 4,2 дБи. Показано, что характеристики излучения, полученные по результатам измерений и моделирования, очень хорошо согласуются.

Антенны — SatNOGS Wiki

Тип антенны во многом зависит от типа наземной станции.Наземная станция без ротатора получит преимущество от другого типа антенны (всенаправленная), чем наземная станция на основе ротатора (направленная). Ниже рассматриваются два разных подхода. В дополнение к выбору антенны выбор места для наземной станции будет иметь влияние на качество наблюдений.

Наземная станция без вращения (всенаправленная)

Для этого типа наземной станции потребуется антенна, которая обеспечит широкий охват с ее фиксированного положения.Таким образом, необходимо учитывать не только антенну, но и близость зданий, географическое положение или металлические конструкции, которые могут находиться на пути прямой видимости между наземной станцией и спутником.

Типичные наземные станции добились успеха с помощью простых проволочных антенн, которые можно купить или изготовить дома. Коллинеарные антенны или антенны типа «белая палочка» представляют собой всенаправленные антенны с вертикальной поляризацией. В отдельных случаях они использовались для успешной спутниковой работы, но их следует избегать.Следующие варианты считаются подходящими:

Настоятельно рекомендуется использовать с этими антеннами малошумящий усилитель (МШУ), установленный на мачте.

Наземная станция Rotator

Наземная станция на базе ротатора может использовать направленные антенны. У них будет усиление по направлению, что означает, что вам нужно будет направить их в направлении спутника, но получаемый вами сигнал будет сильнее и дольше. Они позволят получать намного более низкие переходы к горизонту и более успешные наблюдения.Это несложные антенны, но выбор будет зависеть от типа спутника, и есть вариации основных типов: яги, спиральная и четырехугольная.

Дизайн обтекателя можно заказать в SatNOGS. Это защитит наземную станцию ​​от любых погодных условий, кроме необычных. Дизайн можно найти здесь, а руководство по конструкции — здесь.

Antenna Mate — мгновенно совместите любую ТВ-антенну с iPhone или iPad

Быстро и точно

В течение нескольких секунд Antenna Mate точно указывает направление вашего наилучшего телевизионного приема с помощью GPS и компаса вашего устройства.

Интернет не требуется

Antenna Mate — маленький, быстрый и работает в автономном режиме. Все необходимое включено при загрузке из App Store.

Городские и сельские районы

Используйте его откуда угодно. Antenna Mate знает 6899 ТВ-передатчиков в Австралии, Новой Зеландии и Великобритании, где доступно наземное телевидение.

Профессионалы и караваны

На крыше или в вашем доме на колесах.Antenna Mate используется профессиональными установщиками, автоприцепами, автодомами и домашними мастерами, чтобы каждый раз получать лучший телевизионный прием.

вверх ногами или вверх ногами

Antenna Mate определяет, когда ваше устройство перевернуто, и правильно регулирует азимут, чтобы продолжать точно указывать в правильном направлении.

Одно приложение для iPhone и iPad

Antenna Mate — универсальное приложение. Загрузите его один раз, и вы и ваша семья сможете использовать его на всех совместимых устройствах.

Как это работает

Antenna Mate хранит базу данных, содержащую все ТВ-передатчики в Австралии, Новой Зеландии и Великобритании.

Когда вы открываете Antenna Mate, он использует оборудование GPS вашего устройства, чтобы определить, где вы находитесь, а затем выполняет теоретические вычисления, чтобы быстро оценить уровень сигнала всех близлежащих сайтов.

Затем компас вашего устройства используется для построения пеленга относительно вашей ориентации, который отображается вам в виде красной стрелки.

В нормальных условиях все это происходит за секунды. Чем дольше вы оставите Antenna Mate открытым, тем точнее будет он.

Отзывы

Должно быть лучшее приложение в магазине. Сэкономьте много времени, поднимаясь и спускаясь по крыше. Плохо только то, что раньше не нашла.

Австралийский рокер, Обзор в App Store

👍👍👍👍👍 5/5

marko233, Обзор App Store

Очень рекомендую.Отличное приложение, простое и чрезвычайно эффективное. Это должно быть обязательно для всех, у кого есть караван, или для тех, кто устанавливает антенны. Он очень прост в использовании и очень практичен, пять + звезд! Информирует вас о направлении, расстоянии, а также о вертикальной или горизонтальной поляризации. Дешевле, чем чашка кофе на вынос, стоит каждого цента. Отлично сработано!

Future Sis, Обзор App Store

Я использовал его примерно в 9 городах на западе Нового Южного Уэльса для наведения антенны на караван, и каждый раз он работал идеально.

Horrorking, Whirlpool Forum

Спасибо, что подумал обо всех нас, Тейт. Отличная идея. Я проверил его, и он отлично работает в зарослях в дебрях Тасси, а также недалеко от городов.

Aussie RV, Обзор App Store

Как сотрудник ACMA, я считаю это приложение АБСОЛЮТНО бесценным! Мы проводим тысячи измерений перед отключением аналогового сигнала, и это требует работы наугад. Так что, если вы видите белый фургон с ACMA сбоку и 10-м шестом на крыше, это мы.Какое великолепное использование наших данных !! Все данные находятся на нашем веб-сайте, но это делает его ЛЕГКОМ в использовании. Отлично сработано!

LORD Sn1per, Обзор App Store

Обожаю! Это приложение лучше всего подходит для наведения антенны на ближайший передатчик. Горизонтальная и вертикальная поляризация очень удобны. Отличный инструмент для установщиков антенн. Сохраняет все догадки. Стоит каждого цента.

Damian-007, Обзор App Store

.