Несимметричная г-образная или т-образная антенна
Использование: судовые антенны для систем радиосвязи КВ и СВ диапазонов. Сущность изобретения: в несимметричной Г- или Т-образной антенне в многолучевое полотно емкостной нагрузки введены вертикальные гибвери, длина которых выбрана из предложенного соотношения. Достигаются уменьшение протяженности горизонтального полотна и вертикального снижения и увеличение действующей высоты антенны, т.е. повышение эффективности излучения при уменьшении габаритов антенны. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к антенной технике, преимущественно к антеннам радиосвязи КВ и СВ диапазонов подвижных объектов, например, морских судов.
Известны несимметричные антенны с верхней нагрузкой, позволяющие увеличить электрическую длину и действующую высоту антенны, обеспечить более равномерное распределение тока в проводах антенного полотна, увеличить сопротивление излучения антенны уменьшением реальной составляющей верхнего сопротивления (Гавель Н.
П. Истрашкин А.Д. Муравьев Ю.К. Серков В.П. Антенны. ВКАС, 1963, часть I; Вершков М.В. Миротворский О.Б. Судовые антенны. Л. Судостроение, 1990, с.109). Такие антенны наиболее близки к заявляемому техническому решению и принятый за прототип Г- и Т-обратной формы, подвешены между судовыми мачтами надстройками или специальными кронштейнами на различных высотах (фиг.1а), широко используются на судах и кораблях различного назначения и береговых постах связи.
Известны также Г-образные одно- и многопроводные антенны с верхней емкостной нагрузкой и верхним питанием (фиг.1б) и аналогичным размещением на судне, имеющие определенные преимущества перед антеннами (фиг.1а) по действующей высоте. Излучателем в этом случае, является надстройка, в верхней части которой должно быть размещено радиопередающее устройство (РПДУ), а сигнал подводится к точке соединения ее с нагрузкой и действующая высота антенны в первом приближении близка к геометрической высоте, т.е. больше, чем у антенны с нижним питанием.
Однако все проволочные антенны с верхней емкостной нагрузкой имеют основной и существенный недостаток большая протяженность полотна верхней емкостной нагрузки для достижения действующей высоты и достаточно высокой эффективности на нижних частотах СВ диапазона. Так, например, на судах главная антенна, работающая в СВ-диапазоне ( 300 3000 м) должна иметь протяженность емкостной нагрузки 40 70 м при высоте антенны не менее 10 20 м. В судовых условиях реализовать антенну с такими размерами очень трудно, или вообще невозможно, из-за ограниченности свободного пространства для ее размещения. Кроме того, при большой протяженности горизонтальной части эти антенны имеют низкую надежность (возможны обрывы в штормовых условиях и при гололеде), неудобны в эксплуатации на транспортных судах (необходимость опускания и подъема антенны), высока возможность поражения токами высокой частоты. Особенно это ярко выражено в антеннах с верхней емкостной нагрузкой и верхним питанием (фиг.
1б), при использовании которой, несмотря на то, что имеется выигрыш по действующей высоте, позволяющий несколько уменьшить горизонтальную часть антенного полотна (по сравнению с нижним питанием), но при этом резко возрастает опасность поражения токами высокой частоты, т.к. возбуждается сама надстройка. Кроме того, возможность размещения РПДУ СВ-диапазона непосредственно у входа антенны с верхней нагрузкой и верхним питанием представляется крайне редко, а при питании фидерной линией выигрыша по действующей высоте не получается.
Особенности архитектуры верхнепалубных устройств и большое разнообразие условий размещения проволочных антенн на пассажирских и транспортных судах современной постройки создают дополнительные трудности, возникающие при проектировании установки главных судовых антенн СВ диапазона, выдвигая при этом новые противоречивые требования к их разработке. В общем случае, одним из таких требований является достижение максимальной действующей высоты и сопротивления излучения, обеспечивающих достаточно высокую эффективность антенных устройств при минимальной протяженности горизонтального антенного полотна.
Целью изобретения является увеличение действующей высоты, сопротивления излучения и емкости несимметричных проволочных антенн Г- и Т-образных форм без увеличения горизонтальной протяженности верхней нагрузки.
Цель достигается тем, что у несимметричной проволочной антенны с верхней нагрузкой Г- и Т-образной формы, содержащей вертикальное снижение в виде одно-многолучевого полотна или жгута и одно-многолучевую нагрузку, установленную между двумя опорными устройствами с помощью изоляторов, подключенной входным фидером с одной из точек антенного полотна, согласно изобретению, в конце емкостной нагрузки в месте ее крепления к опорному устройству установлены один или система свободностоящих штыревых излучателей, изолированных от опорного устройства и электрически контактирующих с соответствующими проводами верхней нагрузки, при этом высота (Hшт) штыревых излучателей связана с длиной снижения (lсн) соотношением Hшт0,3 0,5 lсн Указанное соотношение определено опытным путем и является оптимальным в части достижения максимально возможных величин действующей высоты, сопротивлением излучения и емкости антенны при практически реализуемых габаритных размерах и конструкции антенного полотна предназначенного для размещения на судах большого и среднего водоизмещения. Формула изобретения РИСУНКИ
Это соотношение определялось исходя из следующих предпосылок, подтвержденных экспериментально: а) в случае, если соотношение не удовлетворяется и Ншт<0,3l, то сопротивление излучения антенны мало и шунтируется сравнительно большой емкостью снижения, при этом передатчик не настраивается. б) в случае, когда Ншт=0,3 или больше lен в пределах конструктивной реализуемости этих параметров в условиях судна, на котором антенна устанавливается, электрическая схема антенного устройства аналогична антенне верхнего питания и поэтому имеет более равномерное распределение тока по снижению, и как следствие, большую действующую высоту и сопротивление излучения. При этом паразитное влияние емкости снижения сказывается в меньшей степени и величина сопротивления излучения оказывается достаточной для настройки радиопередатчика и обеспечения высокого КПД выходного каскада. Так, например, в большинстве практических случаев позитивно можно решить поставленную задачу, конструктивно выполнить верхнюю нагрузку в виде штыревых излучателей или системы из них, установленных на электропроводной плите и выполненных из диэлектрических труб и стержней с заармированными металлическими проводниками, причем, штыри электрически должны быть соединены с проводами верхней емкостной нагрузки регулируемыми по месту металлическими перемычками и стянуты между собой стержнями.
В случаях, когда возможности размещения на судне антенных систем горизонтальной протяженности ограничены настолько, что верхняя нагрузка не обеспечивает настройку передатчика и требуемый КПД, целесообразно использовать следующие варианты схем настройки верхней нагрузки: 1. В основание штырей вводятся резистивные элементы, вход которых соединен с регулируемыми перемычками, а выход с металлическими проводниками штыревых излучателей. 2. Вместо резистивных элементов или дополнительно к ним вводятся согласующие блоки, собранные по лестничной согласующей схеме. Величины резистивных элементов, конкретная схема построения верхней нагрузки и номиналы элементов L, С зависит от импедансных характеристик в местах включения нагрузки на конкретном судне и определяются экспериментально. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 схематическое изображение известных Г- и Т-образных антенн с верхней емкостной нагрузкой с нижним «а» и верхним «б» питанием, на фиг.2 — антенна с верхней нагрузкой; на фиг.
3 второй вариант исполнения верхней нагрузки с включением резистивного элемента; на фиг.4 третий вариант исполнения верхней нагрузки с включением согласующих блоков «а» из резистивного элемента и катушки индуктивности; «б» из катушки индуктивности; «в» из LC-элементов, включенных по лестничной согласующей схеме. Антенна (фиг.2) состоит из трехпроводного снижения, выполненного жгутом 1, соединяющегося с трехпроводной верхней емкостной нагрузкой 2, веернорасходящимися проводами снижения 3. Верхняя емкостная нагрузка 2 через цепочки из изоляторов 4, снабженные регулируемыми по месту перемычками 5 соединяется с опорным кронштейном 6 или 7 и одновременно, через регулируемые перемычки 5 с соответствующими штыревыми излучателями 8, установленными с помощью изоляторов 9 на электропроводной плите 10 и стянуты между собой стержнями 11. На фиг.3 показана возможность дальнейшего увеличения положительного эффекта антенны с верхней нагрузкой в части сопротивления излучения и действующей высоты за счет введения в антенное полотно резистивного элемента 12, установленного в основании штыревых излучателей 8 внутри изолятора 9.
На фиг. 4а, 4б, 4в показаны возможности увеличения эффективности работы предлагаемого антенного устройства за счет резонансного согласования с помощью катушки индуктивности 13 (фиг. 4б), элементов RL 12, 13 (фиг. 4а) или согласующего блока из LC элементов, собранного по лестничной согласующей схеме 14 (фиг.4в). Питание осуществляется по входному фидеру 15. Антенна работает следующим образом. Высокочастотный сигнал от радиопередающего устройства по входному фидеру 15, представляющему собой высокочастотную мачту или открытую проводку подается на снижение 1, на котором устанавливается распределение тока, характеризующееся рабочей частотой передатчика и входными характеристиками верхней нагрузки в соответствии с предлагаемыми схемами построения верхних нагрузок (фиг.2 4). Вновь введенная совокупность признаков по предлагаемым схемам позволяет реализовать существенный выигрыш по сопротивлению излучения и действующей высоте за счет нового, оптимального распределения тока по антенному полотну и существенно увеличивает излучающую способность антенного устройства, т.
к. помимо увеличения емкости антенны и улучшения распределения тока по снижению, вертикальная часть предлагаемых верхних нагрузок вносит свой непосредственный вклад в величины действующей высоты и сопротивление излучения антенного устройства в целом. В практике последних лет велись разработки несимметричных антенн с верхней нагрузкой повышенной эффективности. Такие антенны получили название Г- и Т-образных антенн с излучающей верхней емкостной нагрузкой, которые в отличие от обычной антенны такого типа, у которых верхняя нагрузка (горизонтальная часть) не излучает, а только перераспределяет ток по снижению, являются более эффективны и, кроме тог,о из-за открывшихся возможностей значительного сокращения протяженности горизонтальной части имеет существенно большие возможности использования на судах. Экспериментально установлено, что такая антенна, в частности, в 1-ом варианте выполнения верхней нагрузки, по сравнению с прототипом дают выигрыш по эффективности в 2 раза при одной и той же протяженности горизонтальной части антенного полотна и длины снижения (прототип).
Описание работы таких антенн оказалось бы неполным, особенно с включением резистивных элементов, если не акцентировать внимание на том, что использование резистивных элементов в предлагаемой схеме построения антенны, в частности в варианте 2, не влечет за собой заметного снижения КПД Г- и Т-образных антенных устройств, т.к. при включении их в конце антенного полотна большая часть его обтекается током высокой частоты до того, как последний попадает на резистивные элементы и, следовательно, потери на излучение привалируют над тепловыми потерями, уменьшающими КПД по типу антенн бегущей волны, например, ромбических.
2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что каждый штырь выполнен в виде диэлектрической трубы или стержня с заармированными внутрь проводниками, установлен на проводящей плите и электрически соединен с проводами верхней нагрузки металлическими перемычками регулируемой длины, причем штыри стянуты между собой стержнями. 3. Антенна по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что введены резистивные элементы, включенные между основанием штырей и неметаллическими перемычками. 4. Антенна по пп. 1 3, отличающаяся тем, что введены согласующие блоки из R-L-C-элементов, соединенных по лестничной схеме и подключенных к основанию штырей.
Трёхдиапазонные направленные антенны
Начато производство новой двухэлементной трёхдиапазонной антенны SAYT 3-2 СV 14-18-24 . Особенностью антенны является эффективное совмещение двух активных вибраторов с запиткой по одному кабелю по принципу HB9CV. При этом геометрические размеры максимально приближены к оптимальным.
Для возможности обеспечения работы элементов на нескольких диапазонах применяются качественно сделанные трапы. По своим параметрам антенна практически превосходит полноразмерные 2-х элементные волновые каналы для каждого из рабочих диапазонов . Применение для согласования короткозамкнутых шлейфов позволяет значительно уменьшить влияние статического электричества. Достаточно лёгкая антенна весом около 13 кг будет удобна для установки в ограниченном пространстве с использованием облегчённых мачт и не дорогих поворотных устройств. Длина упаковки — 2 м , что позволяет вывозить конструкцию для использования в полевых условиях.
2, а на диапазоне 14 МГц не более 2. Во время проверки антенны было проведено несколько десятков связей.
Рабочие диапазоны — 14 МГЦ, 18.1 МГц, 24.8 МГц
Элементов на диапазон — 2
Усиление антенны — 5,1 дБд (в свободном пространстве) и до 8 — 10 дБи в зависимости от высоты установки
Отношение F/B не хуже — 19 — 23 дБ
Полоса пропускания по КСВ 1.5 — 130 кГц (14МГц), КСВ на диапазонах 18 и 24 МГц не превышает 1.2
Максимальная мощность — 1800 Вт SSB
Входное сопротивление — 50 Ом Антенна запитывается через балун 1:1 любой конструкции
Длина траверсы — 2,1 м
Максимальная длина элемента — 7.7 м
Радиус поворота — 3.
8 м
Площадь ветровой нагрузки — 0.33 кв.м
Вес антенны — 13. кГ
Цена антенны — 22000 р.
Начато производство новой уникальной на нашем рынке двухэлементной трёхдиапазонной HB9CV антенны SAYT 3-2 . Особенностью антенны является активное питание обоих элементов с запиткой по одному кабелю. Геометрические размеры максимально приближены к оптимальным для всех диапазонов. Для возможности обеспечения работы элементов на нескольких диапазонах применяются качественно изготовленные трапы. Так как мощность передатчика делится между всеми двумя элементами рабочая мощность антенны возросла до 1800 Вт. По своим параметрам антенна практически превосходит полноразмерные 2-х элементные волновые каналы для каждого из рабочих диапазонов. Применение для согласования короткозамкнутых шлейфов позволяет значительно уменьшить влияние статического электричества.
Ролик с параметрами антенны на Youtube здесь.
Рабочие диапазоны — 14 МГц, 21 МГц, 28 МГц Возможные варианты исполнения антенн — 14 — 18 — 24 , 14 — 18 — 28 МГц.
Элементов на диапазон — 2
Усиление антенны — 4,9 дБд (в свободном пространстве) и до 10-11 дБи в зависимости от высоты установки
Отношение F/B не хуже — 18 — 25 дБ
Полоса пропускания по КСВ 1.5 — 150 кГц (14 МГц), 200кГц (21 МГц), 600 кГц (28 МГц)
Максимальная мощность — 1800 Вт SSB
Входное сопротивление — 50 Ом Антенна запитывается через балун 1:1 любой конструкции
Длина траверсы — 2.
1 м
Максимальная длина элемента — 8.1 м
Радиус поворота — 4.1 м
Площадь ветровой нагрузки — 0.33 кв.м
Вес антенны — 12 кГ
Цена антенны — 22000 р.
Начато производство новой уникальной на нашем рынке трёхэлементной трёхдиапазонной широкополосной антенны SALPT 14-28 с логопериодической ячейкой. Особенностью антенны является эффективное совмещение трёхэлементных однодиапазонных ЛПДА антенн со всеми активными элементами на одной траверсе с запиткой по одному кабелю. Эта особенность приводит к уникально широкой рабочей полосе для траповых антенн при минимальном КСВ и не требует согласующего устройства. При этом геометрические размеры максимально приближены к оптимальным для всех диапазонов. Для возможности обеспечения работы элементов на нескольких диапазонах применяются качественно изготовленные трапы.
КСВ в СВ диапазоне 27МГц не хуже 1.4
Рабочие диапазоны — 14 МГц, 21 МГц, 28 МГц
Элементов на диапазон — 3
Усиление антенны — 5,8 дБд (в свободном пространстве) и до 10-12 дБи в зависимости от высоты установки
Отношение F/B не хуже — 18 — 22 дБ
Полоса пропускания по КСВ 1.
Максимальная мощность — 1500 — 2000 Вт SSB
Входное сопротивление — 50 Ом Антенна запитывается через балун 1:1 любой конструкции
Длина траверсы — 3.8 м
Максимальная длина элемента — 7.6 м
Радиус поворота — 4.3 м
Площадь ветровой нагрузки — 0.43 кв.м
Вес антенны в сборе — 23 кГ
Цена антенны — 29500 р.
Начато производство новой трёхэлементной трёхдиапазонной антенны SAYT 3-3. Особенностью антенны является эффективное совмещение трёхэлементных волновых каналов на одной траверсе с запиткой по одному кабелю. При этом геометрические размеры максимально приближены к оптимальным для диапазонов 21 и 28 мГц и с некоторым ухудшением 14 мГц. Для возможности обеспечения работы элементов на нескольких диапазонах применяются качественно сделанные трапы.
Ролик с демонстрацией диаграммы антенны на youtube — ЗДЕСЬ
Рабочие диапазоны — 14 мГц, 21 мГц, 28 мГц
Элементов на диапазон — 3
Усиление антенны — 5,3 дБд (в свободном пространстве) и до 8 — 10 дБи в зависимости от высоты установки
Отношение F/B не хуже — 20 — 25 дБ
Полоса пропускания по КСВ 1.
5 — 200 кГц (14 мГц), 200кГц (21 мГц), 320 кГц (28 мГц)
Максимальная мощность — 1300 — 1500 Вт SSB
Входное сопротивление — 50 Ом Антенна запитывается через балун 1:1 любой конструкции
Длина траверсы — 4.3 м
Максимальная длина элемента — 8.6 м
Радиус поворота — 4.8 м
Площадь ветровой нагрузки — 0.47 кв.м
Вес антенны — 16 кГ
Цена антенны — 28000 р.
Для антенны можно приобрести KIT- комплект позволяющий оперативно модернизировать антенну в SAYT 2-3W для работы в диапазонах 18 и 24 мГц просто заменив траповую часть элементов — 13000 р.
Начато производство новой четырёхэлементной трёхдиапазонной антенны SAYT 3-4. Особенностью антенны является эффективное совмещение трёхэлементных волновых каналов на одной траверсе с запиткой по одному кабелю.
При этом геометрические размеры максимально приближены к оптимальным для каждого из диапазонов. Для возможности обеспечения работы элементов на нескольких диапазонах применяются качественно сделанные трапы. Все элементы изолированы от траверсы. Антенна надёжно сделана с учётом накопленного нами опыта длительного производства антенн типа волновой канал. Применение трапов в элементах приводит к некоторому сужению полосы пропускания антенны как и у импортных аналогичных антенн с трапами , поэтому антенну желательно настроить на наиболее предпочтительный участок диапазона. Тем не менее встроенный в трансивер антенный тюнер позволяет согласовать антенну в любой точке рабочего диапазона при сохранении эффективности и диаграммы направленности антенны близко к оптимальным параметрам.
Ролик с демонстрацией антенны на youtube — ЗДЕСЬ. Ссылка — https://youtu.be/EYfVcYsSbVQ
Ролик с демонстрацией КСВ антенны на youtube — ЗДЕСЬ.
Ссылка — https://youtu.be/etEFbEuckDc Антенна настроена в ТЛГ часть диапазона.
Рабочие диапазоны — 14 мГц, 21 мГц, 28 мГц
Элементов на диапазон — 3
Усиление антенны — 5,5 дБд (в свободном пространстве) и до 9 — 11 дБи в зависимости от высоты установки
Отношение F/B не хуже — 20 — 25 дБ
Полоса пропускания по КСВ 1.5 — 130 кГц (14 мГц), 180 кГц (21 мГц), 300 кГц (28 мГц)
Максимальная мощность — 1300 — 1500 Вт SSB
Входное сопротивление — 50 Ом Антенна запитывается через балун 1:1 любой конструкции
Длина траверсы — 5.5 м
Максимальная длина элемента — 9.5 м
Радиус поворота — 5.45 м
Площадь ветровой нагрузки — 0.5 кв.м
Вес антенны — 21 кГ
Цена антенны — 31000 р.
Длина траверсы 6.3 метра, вес около 36 кг. Материл элементов АД-31Т1 с усилением двойной трубкой в местах крепления к траверсе.
Усиление (dBd) — 5,1 / 5,6 / 6,7
Усиление (dBi) — 12,5 / 13,2 / 14,5
V/R (dB) — 22 / 22 / 23
КСВ :
14 МГц — 1.2 — 1 — 1.2
18 МГц — 1.1 — 1 — 1.1
21 мГц — 1.25 — 1.1 — 1.
2 24 мГц — 1.12 — 1.1 — 1.12Антенна запитывается одним кабелем сопротивлением 50 Ом с использавнием балуна 1:1
Стоимость антенны SAY 3-11WM — 29000 р. Стоимость антенны SAY 3-11WH — 28800 р.
Начато производство новой универсальных трёхдиапазонных антенн предназначенных для эффективной работы на диапазонах 14 мГц, 21 мГц и 28 мГц (SADT 14-30) и 10 мГц, 18 мГц и 24 мГц (SADT 10-24). Особенностью антенны являются небольшие размеры, позволяющие устанавливать антенну в условиях ограниченного пространства, что очень удобно на дачах, небольших крышах и в поездках. Для установки антенны требуется мачта (труба) высотой от 3-х м и выше.
Антенне не требуются противовесы, а при наличии простейшего поворотного устройства ориентация на корреспондента даёт прирост сигнала около 2-х баллов по S-метру. При этом диаграмма направленности близка к круговой и аналогична диаграмме антенны Inv-V, т.е. имеет диаграмму в виде двух восьмёрок одна из которых имеет горизонтальную , а другая вертикальную поляризацию, что позволяет уверенно проводить радиосвязи как со станциями ближней так и дальней зоны.
Вес антенны около 6 кг.
Полоса пропускания по КСВ <1.5
14 мГц — 200 кГц
21 мГц — 250 кГц
28 мГц — 680 кГц
КСВ SADV 10-24 не превышает 1.3 в пределах рабочих диапазонов.
Длина плеча SADV 14-28 — 4.5 м, длина плеча SADV 10-24 — 5.5 м.
Усиление антенны — 2.15 dBi
Входное сопротивление — 50 Ом.
Желательна запитка через балун 1:1 любой конструкции.
Длина упаковки 1.5 м
Цена антенны — 14000 р. SADV 10-24 — 15000 р.
Антенна изготавливается в модификаци до 1300 Вт.
Начато производство новой универсальных трёхдиапазонных антенн предназначенных для эффективной работы на диапазонах 14 мГц, 21 мГц и 28 мГц (SADT 14-30) и 10 мГц, 18 мГц и 24 мГц (SADT 10-24). Для установки антенны требуется мачта (труба) высотой от 6-ти м и выше. При наличии простейшего поворотного устройства ориентация на корреспондента даёт прирост сигнала около 3-х баллов по S-метру. При этом диаграмма направленности близка к восьмёрке , что позволяет разворачивая антенну боком к источнику помех значительно улучшить качество приёма.
Вес антенны около 6 кг.
Полоса пропускания по КСВ <1.5
14 мГц — 200 кГц
21 мГц — 250 кГц
28 мГц — 680 кГц
КСВ SADT 10-24 не превышает 1.
3 в пределах рабочих диапазонов.
Усиление антенны — 3 dBi
Входное сопротивление — 50 Ом. Желательна запитка через балун 1:1 любой конструкции.
Длина упаковки 1.5 м
Антенна изготавливается в модификации для мощности 1300 Вт.
Цена антенны — 14000 р. SADT 10-24 — 15000 р.
Представляем «младшую» конструкцию отлично зарекомендовавшего себя семейства трёхдиапазонных антенн — антенну SAY 3-7 на диапазоны 14 мГц, 21 мГц и 28 мГц (2 — 2 — 3 элементов соответственно) . Высокие параметры и отличный КПД антенны обеспечиваются уже ставшим традиционным прямым запитыванием всех активных элементов антенны через фазирующую линию выполненную из квадратного алюминиевого профиля. Отсутствие метода «переопыления» при запитке вибраторов обеспечивает отличную широкополосность антенны.
Антенна выпускается в двух модификациях — стандарт и усиленная SAY 3-7″М» , отличающаяся применением более толстых труб элементов диапазона 20 м и усиленным узлом крепления антенны к мачте (с 07.
11.2012 г.).
SAY 3-7 — 7 элементов, 3 диапазона
| Диапазоны — 20 / 15 / 10 Усиление (dBd) — 4,2 / 4,3 / 5,5 Усиление (dBi) — 11,5 / 12,0 / 13,1 V/R (dB) — 15 / 15 / 26 КСВ 14,00 — 14,19 — 14,35 — 1,3 — 1,0 — 1,4 21,00 — 21,25 — 21,45 — 1,3 — 1,0 — 1,4 28,00 — 28,50 — 29,00 — 1,2 — 1,0 — 1,6 |
Активных эл. — 2 / 2 / 3 Макс. длина (м) — 10.90 Длина бума (м) — 4.15 Радиус разворота (м) — 5.88 Фидер — 1 Кабель 50 Ом Вес (кг) — 20 Ветровая площадь — 0,55 м² |
Питание антенны осуществляется через балун 1:1 любой конструкции
Стоимость антенны — 16500 р., модификации SAY 3-7″М» — 17000 р.
Длина траверсы 6.1 метра, вес около 33 кг. Материл элементов АД-31Т с усилением двойной трубкой в местах крепления к траверсе.
Антенна является усовершенствованным аналогом немецкой антенны OptiBeam 11-3 с некоторыми доработками и изменениями, не ухудшающими параметры антенны.
Усиление (dBd) — 5,1 / 5,6 / 6,7
Усиление (dBi) — 12,5 / 13,2 / 14,5
V/R (dB) — 22 / 22 / 25
КСВ :
14 мГц — 1.
2 — 1 — 1.3 21 мГц — 1.4 — 1.1 — 1.4
28 мГц — 1.4 — 1.1 — 1.4 (29 мГц)
Антенна запитывается одним кабелем сопротивлением 50 Ом с использавнием балуна 1:1.
Основным отличием от похожих антенн типа СХ и Force12 , Антенна Депо (до 2010 г.), Русские Яги – является «честное» запитывание всех трех активных элементов линией из квадратной алюминиевой трубы, что положительно сказывается на полосе пропускания и КПД антенны, хотя и ведет к некоторому оправданному усложнению конструкции.
Стоимость антенны с усиленными элементами 20 м диапазона SAY 3-11M — 27800 р — стандартный вариант, SAY 3-11LE — 28000 р.
Если Вас интересуют радиосвязи с дальними и редкими станциями и Вам давно надоело стоять в очередях, то эта антенна именно то, что Вам нужно.
Даже при мощности в 100 Вт многие DХ в пайлапе сначала ответят именно Вам.
Усиленная конструкция элементов и траверсы, полноразмерные элементы и отсутствие трапов позволяют иметь на одной траверсе 3 отличных монобендера, запитанных одним кабелем – антенна, которая будет постоянно приносить Вам удовольствие от работы в эфире.
|
КСВ  1 |
Тел. +7-916-4161489 e-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Gale Apps — Технические трудности
Приложение, к которому вы пытаетесь получить доступ, в настоящее время недоступно. Приносим свои извинения за доставленные неудобства. Повторите попытку через несколько секунд.
Если проблемы с доступом сохраняются, обратитесь за помощью в наш отдел технической поддержки по телефону 1-800-877-4253. Еще раз спасибо, что выбрали Gale, обучающую компанию Cengage.
org.
springframework.remoting.RemoteAccessException: невозможно получить доступ к удаленной службе [authorizationService@theBLISAuthorizationService]; вложенным исключением является com.zeroc.Ice.UnknownException
unknown = «java.lang.IndexOutOfBoundsException: индекс 0 выходит за границы для длины 0
в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.outOfBounds(Preconditions.java:64)
в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.outOfBoundsCheckIndex(Preconditions.java:70)
в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.checkIndex(Preconditions.java:266)
в java.base/java.util.Objects.checkIndex(Objects.java:359)
в java.base/java.util.ArrayList.get(ArrayList.java:427)
в com.gale.blis.data.subscription.dao.LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.populateSessionProperties(LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.java:60)
в com.gale.blis.data.subscription.dao.LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.
reQuery(LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.java:53)
в com.gale.blis.data.model.session.UserGroupEntitlementsManager.reinitializeUserGroupEntitlements(UserGroupEntitlementsManager.java:30)
в com.gale.blis.data.model.session.UserGroupSessionManager.getUserGroupEntitlements(UserGroupSessionManager.java:17)
в com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getProductSubscriptionCriteria(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:246)
на com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getSubscribedCrossSearchProductsForUser(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:70)
на com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getAvailableContentModulesForProduct(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:51)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.AbstractProductEntryAuthorizer.
getContentModules(AbstractProductEntryAuthorizer.java:130)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.CrossSearchProductEntryAuthorizer.isAuthorized(CrossSearchProductEntryAuthorizer.java:83)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.CrossSearchProductEntryAuthorizer.authorizeProductEntry(CrossSearchProductEntryAuthorizer.java:45)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.ProductEntryAuthorizer.authorize(ProductEntryAuthorizer.java:31)
в com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize_aroundBody0(BLISAuthorizationServiceImpl.java:57)
на com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize_aroundBody1$advice(BLISAuthorizationServiceImpl.java:61)
на com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize(BLISAuthorizationServiceImpl.java:1)
в com.gale.blis.auth.AuthorizationService._iceD_authorize(AuthorizationService.java:97)
в com.
gale.blis.auth.AuthorizationService._iceDispatch(AuthorizationService.java:406)
в com.zeroc.IceInternal.Incoming.invoke(Incoming.java:221)
в com.zeroc.Ice.ConnectionI.invokeAll(ConnectionI.java:2706)
на com.zeroc.Ice.ConnectionI.dispatch(ConnectionI.java:1292)
в com.zeroc.Ice.ConnectionI.message(ConnectionI.java:1203)
в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool.run(ThreadPool.java:412)
в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool.access$500(ThreadPool.java:7)
в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool$EventHandlerThread.run(ThreadPool.java:781)
на java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:833)
»
org.springframework.remoting.ice.IceClientInterceptor.convertIceAccessException(IceClientInterceptor.java:348)
org.springframework.
remoting.ice.IceClientInterceptor.invoke(IceClientInterceptor.java:310)
org.springframework.remoting.ice.MonitoringIceProxyFactoryBean.invoke(MonitoringIceProxyFactoryBean.java:71)
org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy.invoke(JdkDynamicAopProxy.java:215)
com.sun.proxy.$Proxy151.authorize(Неизвестный источник)
com.gale.auth.service.BlisService.getAuthorizationResponse(BlisService.java:61)
com.
gale.apps.service.impl.MetadataResolverService.resolveMetadata(MetadataResolverService.java:65)
com.gale.apps.controllers.DiscoveryController.resolveDocument(DiscoveryController.java:57)
com.gale.apps.controllers.DocumentController.redirectToDocument(DocumentController.java:22)
jdk.internal.reflect.GeneratedMethodAccessor316.invoke (неизвестный источник)
java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:566)
org.
springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.doInvoke(InvocableHandlerMethod.java:205)
org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.invokeForRequest(InvocableHandlerMethod.java:150)
org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ServletInvocableHandlerMethod.invokeAndHandle(ServletInvocableHandlerMethod.java:117)
org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.invokeHandlerMethod (RequestMappingHandlerAdapter.java:895)
org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.handleInternal (RequestMappingHandlerAdapter.java:808)
org.
springframework.web.servlet.mvc.method.AbstractHandlerMethodAdapter.handle(AbstractHandlerMethodAdapter.java:87)
org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doDispatch(DispatcherServlet.java:1067)
org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService(DispatcherServlet.java:963)
org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:1006)
org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:898)
javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:626)
org.
springframework.web.servlet.FrameworkServlet.service(FrameworkServlet.java:883)
javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:733)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:227)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:53)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.
apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.apache.catalina.filters.HttpHeaderSecurityFilter.doFilter(HttpHeaderSecurityFilter.java:126)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.servlet.resource.ResourceUrlEncodingFilter.doFilter(ResourceUrlEncodingFilter.java:67)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.
apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.RequestContextFilter.doFilterInternal (RequestContextFilter.java:100)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:102)
org.
apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
com.gale.common.http.filter.SecurityHeaderFilter.doFilterInternal(SecurityHeaderFilter.java:29)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.
springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:102)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.owasp.validation.GaleParameterValidationFilter.doFilterInternal(GaleParameterValidationFilter.java:97)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.
apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.doFilter(ErrorPageFilter.java:126)
org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.access$000(ErrorPageFilter.java:64)
org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter$1.doFilterInternal(ErrorPageFilter.java:101)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.doFilter(ErrorPageFilter.java:119)
org.
apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.FormContentFilter.doFilterInternal (FormContentFilter.java:93)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.
springframework.boot.actuate.metrics.web.servlet.WebMvcMetricsFilter.doFilterInternal (WebMvcMetricsFilter.java:96)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter.doFilterInternal (CharacterEncodingFilter.java:201)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.
java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve.invoke(StandardWrapperValve.java:202)
org.apache.catalina.core.StandardContextValve.invoke(StandardContextValve.java:97)
org.apache.catalina.authenticator.AuthenticatorBase.invoke(AuthenticatorBase.java:542)
org.apache.catalina.core.StandardHostValve.
invoke(StandardHostValve.java:143)
org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve.invoke(ErrorReportValve.java:92)
org.apache.catalina.valves.AbstractAccessLogValve.invoke(AbstractAccessLogValve.java:687)
org.apache.catalina.core.StandardEngineValve.invoke(StandardEngineValve.java:78)
org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter.service(CoyoteAdapter.java:357)
org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service(Http11Processor.java:374)
org.apache.coyote.AbstractProcessorLight.process(AbstractProcessorLight.
java:65)
org.apache.coyote.AbstractProtocol$ConnectionHandler.process(AbstractProtocol.java:893)
org.apache.tomcat.util.net.NioEndpoint$SocketProcessor.doRun(NioEndpoint.java:1707)
org.apache.tomcat.util.net.SocketProcessorBase.run(SocketProcessorBase.java:49)
java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1128)
java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:628)
org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable. run(TaskThread.java:61)
java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:834)
Новый подход к расчету фрактальной антенны из метаматериала с использованием метода Галеркина для беспроводных приложений. Метод Галеркина применяется для вывода зависимости импеданса предлагаемой конструкции, а затем вычисления зависимости обратных потерь от частоты путем преобразования матрицы импеданса предлагаемой антенны [9].0015 Z
] в матрицу рассеяния [ S ]. Эта модель разработана для изучения импеданса предлагаемой антенны после добавления структуры из метаматериала в подложку антенны. Полученная модель способна определить резонансные частоты и обратные потери предлагаемой антенны. Модель также способна определять изменения этих значений при изменении размеров предлагаемой конструкции. Предлагаемая антенна обеспечивает многодиапазонные беспроводные приложения в диапазоне частот (1–10) ГГц, а обратные потери предлагаемой фрактальной антенны были улучшены за счет использования структуры метаматериала с отрицательной диэлектрической проницаемостью и отрицательной проницаемостью.1. Введение
Технический прогресс в области беспроводной связи создает многофункциональные устройства.
Эти устройства работают на различных частотах или многополосных частотах для таких приложений, как Bluetooth, WiFi, WLAN и WiMAX [1]. Эти приложения требуют нового типа печатной антенны, которая работает на широкополосных или многополосных частотах. Фрактальные, многомасштабные антенны и многомерные антенны являются распространенными предлагаемыми типами [1].
Фрактальная геометрия использовалась для разработки многодиапазонных антенн, которые резонируют на разных частотах в соответствии с эффективной длиной фрактальной структуры.
Эти антенны характеризуются различными эффективными размерами или несколькими пазами определенного расположения, напечатанными на подложке, состоящей из материала с заданной диэлектрической проницаемостью [2, 3].
Различные фрактальные структуры, такие как Бар Кантора, Коха, Три, Минковского и Гильберта, использовались для проектирования многодиапазонных антенн [4–6].
Двухдиапазонные и трехдиапазонные фрактальные патч-антенны были предложены в [7]. Структура была основана на фрактале ковра Серпинского, а дефектная структура земли и плоскость рефлектора использовались для усиления усиления антенны [7].
Abdaljabar et al. [8] предложили микрополосковую фрактальную патч-антенну в форме COVID-19, чтобы создать миниатюрную антенну для двухдиапазонных беспроводных, спутниковых и радиолокационных приложений.
Предлагаемая антенна работала и резонировала на двух частотах 7,5 ГГц и 17 ГГц в диапазонах C и Ku соответственно.
Соуза и др. В работе [9] представлена двухдиапазонная малогабаритная микрополосковая антенна. Фрактальная контурная структура Коха была использована для уменьшения размера антенны на 70%.
В некоторых исследованиях были предложены формы фрактальной патч-антенны, которые имеют различные прорези, такие как треугольные, прямоугольные, квадратные и шестиугольные. Например, в [10] была предложена прямоугольная фрактальная щелевая антенна Минковского. Предложенная фрактальная антенна использовалась для увеличения эффективной площади и полосы пропускания антенны. Эта антенна имела компактные размеры, при этом число рабочих частот и коэффициент усиления были выше, чем у эталонных антенн.
Широкощелевая трехдиапазонная антенна для беспроводных приложений была предложена в [11]. Предлагаемая конструкция состояла из широкой круглой и прямоугольной щели. Эти прорези были размещены в конструкции для возбуждения нескольких резонирующих мод на разных частотах.
В последнее время возник большой интерес к взаимодействию электромагнитных волн с промышленными конструкциями, обеспечивающими отрицательную электрическую и отрицательную магнитную проницаемость на определенных частотах. Эти структуры называются метаматериалами [12].
Структура метаматериала обладает свойством управлять направлением электромагнитного излучения для сбора энергии в небольшой угловой области [12, 13]. Кроме того, антенны из метаматериалов использовались для улучшения характеристик антенны, поскольку она имеет уникальные характеристики запрещенной зоны и периодические структуры. Антенна из метаматериалов имеет структуру, которая сохраняет и переизлучает энергию, что делает ее малым размером и ведет себя как большая антенна [13]. По этим предыдущим причинам структуры из метаматериала использовались для увеличения мощности излучения печатной антенны.
В работе [14] была предложена вдохновленная метаматериалом коническая патч-антенна, работающая на частотах 2,5 ГГц, 3,5 ГГц, 4,6 ГГц и 5,8 ГГц. Структура из метаматериала круглого резонатора с разъемным кольцом (CSRR) была размещена рядом с излучающими кромками антенны для увеличения обратных потерь антенны.
Исследователи в [15] представили антенну, которая имеет прямоугольную накладку на передней стороне вместе с двумя CSRR и покрытием из метаматериала на задней стороне. Их подход был направлен на повышение производительности антенны для приложений Wi-Fi на частоте 2,4 ГГц.
В [16] была представлена фрактально-дефектная наземная структура из метаматериала для получения многодиапазонных беспроводных приложений (2,8 ГГц, 4,1–4,45 ГГц и 5,6 ГГц). Фрактал в виде снежинки Коха был выгравирован на четырех краях резонирующего участка для уменьшения обратных потерь. Двойная отрицательная элементарная ячейка из метаматериала использовалась для увеличения коэффициента усиления и эффективности излучения компактной патч-антенны на резонансных частотах.
Исследователи в [17] предложили конструкцию сверхширокополосной фрактальной антенны. Метаматериал был расположен в плоскости земли, чтобы увеличить усиление и направленность антенны.
В статье [18] представлена двухдиапазонная плоская антенна для приложений GSM и WiMAX. Исследователь предложил добавить две ячейки SRR для улучшения направленности и усиления, а также частичную заземляющую пластину для улучшения пропускной способности.
В статье [19] заземляющая плоскость была спроектирована путем размещения массива SRR, чтобы вызвать дополнительный резонанс из-за возникновения магнитного дипольного момента.
SRR квадратной формы был предложен в [20] для получения двухдиапазонной фрактальной печатной антенны с широкополосной работой в более высокой полосе частот.
В большинстве предыдущих исследований симуляторы использовались только для проектирования предлагаемых антенн, и эти антенны работали на определенных частотах.
Основная цель данного исследования состоит в том, чтобы представить математическую модель для разработки многополосной фрактальной антенны из печатного метаматериала. Предложенная математическая модель дает широкие проектные возможности, так что резонансные частоты антенны можно изменять в соответствии с требуемым приложением.
2. Материалы и методы
2.1. Метод Галеркина
Метод Галеркина направлен на изучение разрыва в волноводе и расчет эквивалентного импеданса. Это делается путем приравнивания разрыва волновода в электрической цепи и последующего расчета эквивалентного импеданса этой цепи с использованием законов Кершофа [21, 22].
Разрыв в волноводе возникает из-за резкого изменения размеров волновода. Однако это может быть вызвано изменением типа материала. Этот разрыв влияет на распространение мод в волноводе [21].
2.2. Проектирование печатной антенны по методу Галеркина
Предположим, что патч-антенна размещена в волноводе, как показано на рис. 1(а), и, таким образом, в этом волноводе возникнет разрыв. Импеданс эквивалентной схемы (рис. 1(б)) рассчитывается по методу Галеркина. После этого исследуется сопротивление антенны в зависимости от частоты ( Z = R + j X). Резонансной частотой антенны называется частота, при которой истинная часть импеданса наибольшая, а мнимая наименьшая [21].
Обратные потери S 11 в зависимости от частоты изучаются путем преобразования матрицы импеданса [ Z ] антенны в матрицу рассеяния [ S ] для определения резонансных частот, на которых антенна может излучать или принимать энергии [23, 24].
На рис. 1 показан разрыв в волноводе и эквивалентная электрическая схема.
2.3. Соотношение импеданса
Из эквивалентной электрической цепи уравнения (1) и (2) могут быть получены следующим образом:
Уравнения (1) и (2) можно записать следующим образом:
и являются напряжениями, возникающими в результате распространения мод в первом и втором волноводе. – импеданс разрыва. – моды, распространяющиеся в области разрыва.
Таким образом, уравнение (3) принимает следующий вид:
– моды, распространяющиеся в первом волноводе. – моды, распространяющиеся во втором волноводе. — диэлектрическая проницаемость цепи и всех мод распространения в этой цепи. Матричное уравнение (5) можно переписать в следующее матричное уравнение: (1)[ A ] — матрица, относящаяся к частотам, распространяющимся в первом волноводе. (2) [ B ] — матрица, относящаяся к частотам, распространяющимся во втором волноводе. (3) [ D ] — матрица, связанная к частотам, распространяющимся в первом и втором волноводе, и диэлектрической проницаемости первого и второго волновода определяется уравнениями (7)–(10).
— длина волны. это скорость света в вакууме. это частота антенны. – толщина подложки, . — относительная диэлектрическая проницаемость подложки. – константы распространения.
2.4. Геометрия и конструкция антенны
Предлагаемая фрактальная антенна проектируется в соответствии со следующими этапами.
2.4.1. Первый этап: проектирование эталонной антенны, работающей на частоте 2,4 ГГц
Согласно [24] размеры эталонной патч-антенны рассчитаны с использованием теории линий передачи и представлены в таблице 1.
Антенна спроектирована на подложке ( = 2,2) с размерами 123,4 × 83,6 × 1,57 мм 3 .
В таблице 1 приведены размеры эталонной антенны в мм.
Эталонная антенна моделируется с помощью программного обеспечения HFSS, а обратные потери в зависимости от частоты показаны на рисунке 2.
2.4.2. Второй этап: проектирование многодиапазонной фрактальной антенны
Предлагаемая фрактальная антенна характеризуется различными эффективными размерами или несколькими щелями с определенным расположением, как показано на рисунке 3(b).
Предлагается структура фрактальной антенны с использованием стержня Кантора по двум осям ( X , Y ). Патч антенны разделен на четыре меньших самоподобных сегмента, как показано на рисунке 3(a), с коэффициентом масштабирования 1/3. Затем в пределах четырех сегментов, соединяющих линию питания антенны с этой полосой, добавляется металлическая полоса в виде знака (+) [25].
Размеры этой металлической полосы: X 1 = L/3,5 = 10,97 мм и Y 1 =/3,5 = 9,2 мм.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Проект предлагаемой фрактальной антенны с использованием метода Галеркина
Метод Галеркина применяется к предлагаемой фрактальной антенне. Затем вычисляется значение эквивалентного импеданса антенны в зависимости от частоты.
Резонансная частота антенны — это частота, при которой истинная часть импеданса наибольшая, а мнимая — наименьшая.
На рисунках 4(a)–4(c) показаны резонансные частоты предлагаемой фрактальной антенны 2,68 ГГц, 5,15 ГГц и 7,72 ГГц.
3.2. Обратные потери
После вычисления матрицы импеданса [ Z ] предлагаемой антенны уравнение (12) используется для расчета обратных потерь S 11 в зависимости от частоты [23, 24].
На рисунках 5(a)–5(c) показано значение обратных потерь предлагаемой фрактальной антенны.
Обратные потери предлагаемой фрактальной антенны составляют −13 дБ, −18 дБ и −24 дБ на частотах 2,68 ГГц, 5,15 ГГц и 7,72 ГГц соответственно. В результате предлагаемая фрактальная антенна резонирует в трех частотных диапазонах, что увеличивает количество резонансных частот, на которых антенна может излучать или принимать энергию (т. е. улучшает полосу пропускания антенны).
3.3. Проектирование структуры из метаматериала
Структура из метаматериала состоит из резонаторов с разъемными кольцами (SRR) с прямыми металлическими проводами. Ячейка SRR состоит из двух концентрически сложенных колец из немагнитного металла с прорезью в каждом из них, как показано на рис. 6 [12].
В таблице 2 показаны размеры предлагаемой конструкции из метаматериала, которая используется в данной работе. Эта структура дает отрицательную электрическую и отрицательную магнитную проницаемость в диапазоне частот (4,8–5,8) ГГц. Толщина подложки ( ч 2 ) составляет 0,7 мм.
Параметры S (коэффициент отражения S 11 и коэффициент передачи S 21 ) структуры метаматериала анализируются с использованием программного обеспечения HFSS; затем эффективные параметры структуры метаматериала (такие как электрическая проницаемость (), магнитная проницаемость (), импеданс () и показатель преломления ()) рассчитываются с помощью программы Matlab [16], как показано на рисунке 7. видно, что действительные части диэлектрической проницаемости, магнитной проницаемости и показателя преломления достигают отрицательного значения в полосе (4,8–5,8) ГГц.
3.4. Конструкция фрактальной антенны из метаматериала
На рис. 8 показана предлагаемая фрактальная антенна из метаматериала.
Предлагаемая конструкция из метаматериала размещается в подложке предлагаемой антенны под накладкой на высоте h 2 = 0,7 мм над поверхностью земли, как показано на рисунке 9.
3.5. Эффективная диэлектрическая проницаемость и эффективная проницаемость подложки из метаматериала
Добавление структуры из метаматериала в подложку предлагаемой фрактальной антенны приведет к отрицательной электрической проницаемости ( ε 2 < 0) и отрицательной магнитной проницаемости ( μ 2 <0) в полосе частот (4,8–5,8) ГГц, как показано на рисунке 7.
Следовательно, эффективная электрическая проницаемость () а эффективную магнитную проницаемость () эквивалентной подложки необходимо рассчитать по следующим уравнениям [26, 27], как показано на рисунке (10):
После развития метода Галеркина для расчета импеданса и обратных потерь получим частоты как показано на рисунке 11.
Обратные потери в зависимости от частоты предлагаемой фрактальной антенны из метаматериала показаны на рисунке 12; На рисунке показано, что обратные потери составляют −35 дБ на частоте 5 ГГц.
На рис. 13 показано сравнение обратных потерь предлагаемой антенны со структурой из метаматериала и без нее. Возвратные потери были улучшены примерно на 17 дБ благодаря предложенной структуре метаматериала.
Для подтверждения полученных результатов разработанной модели используется симулятор HFSS для проектирования предлагаемой антенны.
Рисунок 14(a) иллюстрирует обратные потери предлагаемой антенны с использованием симулятора HFSS.
Мы отмечаем, что полученные параметры предлагаемой антенны хороши по сравнению с другими предыдущими исследованиями.
Согласно моделированию, резонансными частотами являются 2,7 ГГц, 5 ГГц и 7,75 ГГц.
Наблюдается хорошее соответствие результатов моделирования и математической модели.
На рис. 14(б) показан КСВН предлагаемой антенны в диапазоне частот (4–6) ГГц. Смоделированный КСВ составляет 1,1 на частоте 5 ГГц.
На рис. 14(e) показано максимальное усиление предлагаемой антенны в диапазоне частот (4–6) ГГц.
Коэффициент усиления предлагаемой антенны составляет 9 дБ на частоте 5 ГГц.
4. Сравнение результатов этого исследования с рядом недавних эталонных исследований
В таблице 3 показано сравнение результатов этого исследования с некоторыми эталонными исследованиями, в которых использовалась фрактальная геометрия и структуры из метаматериалов при разработке печатных антенн.
Мы отмечаем, что полученные параметры предлагаемой антенны хороши по сравнению с другими предыдущими исследованиями.
4.1. Изготовление и результаты измерений
Предлагаемая фрактальная антенна из метаматериала была изготовлена и испытана для экспериментальной проверки подхода к проектированию. Фрактальная антенна изготовлена на подложке ( ε r = 4,4 ) с размерами 123,4 × 83,6 ×1,57 мм 3 , как показано на рисунке а).
Структура из метаматериала изготовлена на другой подложке с тем же ε r и размеры, как показано на рисунке 15(b).
Резонансная частота и обратные потери предлагаемой антенны измеряются с помощью анализатора спектра 8593E, как показано на рисунке 16(a).
На рисунке 16(b) показано, что резонансная частота предлагаемой фрактальной антенны составляет 5,7 ГГц, а обратные потери предлагаемой фрактальной антенны составляют −41,99 дБ
Для подтверждения полученных результатов измерений используются симулятор HFSS и математическая модель. спроектировать предлагаемую антенну. На рис. 17 показаны обратные потери в зависимости от частоты предлагаемой антенны с использованием симулятора HFSS, а на рис. 18 показаны обратные потери в зависимости от частоты предлагаемой антенны с использованием математической модели.
5. Выводы
В работе предложен математический подход к расчету обратных потерь и резонансных частот многодиапазонной печатной фрактальной антенны с подложкой из метаматериала. Эта модель была создана путем применения метода Галеркина для расчета импеданса предлагаемой структуры. Математический подход был разработан для изучения влияния структуры метаматериала на уменьшение обратных потерь антенны.
Обратные потери предлагаемой фрактальной антенны были улучшены за счет структуры метаматериала. В результате энергия излучения фрактальной антенны с метаматериалом оказалась больше энергии фрактальной антенны без метаматериала.
Для проверки предложенной методики была изготовлена и испытана фрактальная антенна из метаматериала. Моделирование, математическая модель и результаты измерений были практически одинаковыми.
В будущих исследованиях мы предлагаем разработать математический подход для изучения характеристик предлагаемой фрактальной антенны с использованием фрактального распределения метаматериальных структур [7, 28, 29].
Доступность данных
В этом исследовании нет наборов данных.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.
Благодарности
Эксперименты с изготовленной фрактальной антенной проводились в лаборатории связи Тишринского университета при содействии доктора Мохаммада Асаада.
Ссылки
Г. Рамалакшми и П. М. Рао, «Новая итерация фрактальной антенны Коха, вдохновленная метаматериалом, для беспроводной связи WiFi, WLAN, C-диапазона и X-диапазона», Journal of Physics , Серия конференций, том. 2062, 2021.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
В.
Дж. Кшиштофик, «Фрактальная геометрия в приложениях электромагнетизма от антенны до метаматериалов», Microwave Review , vol. 19, стр. 3–14, 2013 г.Посмотреть по адресу:
Google Scholar
А. Тивари, «Фрактальные приложения в электротехнике и электронике», International Journal of Engineering Science & Advanced Technology , том. 2, нет. 3, стр. 406–411, 2012.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Б. Каттимани и Р. Р. Патил, «Увеличение полосы пропускания микрополосковой антенны с использованием фрактальной геометрии для приложений S-диапазона», SN Computer Science , том. 2, нет. 4, стр. 282–288, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. Кавита, Р. П. Ганапати, С.
М. Ибрагим и В. И. Аакаш, «Проектирование микрополосковой фрактальной антенны для связи между транспортными средствами», Журнал Сидианского университета , том. 14, нет. 8, стр. 1127–1137, 2020.Посмотреть по адресу:
Google Scholar
В. В. Редди, «Фрактальная антенна с круговой поляризацией из метаматериала для частотных приложений 2,4 ГГц», , том 906 IETE Journal of Research. 67, 2021.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Н. Л. Нхленгетва, П. Кумар и К. Прадип, «Фрактальные микрополосковые патч-антенны для двухдиапазонных и трехдиапазонных беспроводных приложений», стр. Международный журнал интеллектуальных датчиков и интеллектуальных систем , том. 14, нет. 1, стр. 1–9, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж.
С. Абдалджабар, М. Мади, А. Аль-Хиндави и К. Ю. Кабалан, «Проектирование и изготовление микрополосковой патч-антенны COVID-19 для беспроводных приложений», Progress In Electro Magnetics Research C , vol. 118, стр. 125–134, 2022.Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Е. А. М. Соуза, П. С. Оливейра, А. Г. Д’Ассунсао, Л. М. Мендонка и К. Пейшейро, «Миниатюризация микрополосковой патч-антенны с фрактальным контуром Коха с использованием алгоритма социального паука для оптимизации положения короткого штыря и подачи вставок», Международный журнал антенн и распространения , том. 2019 г., идентификатор статьи 6284830, стр. 1–10, 2019 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
П. Р. Рао, Б. Т. Мадхав, CH. Deepthi и др., «Проектирование и анализ многодиапазонной антенны из метаматериала для беспроводных приложений и приложений ITO», Международный журнал новейших технологий и техники , том.
8, нет. 1, стр. 334–340, 2019.Просмотр по адресу:
Google Scholar
У. Патель, М. Парех, А. Десаи и Т. Упадхьяя, «Трехдиапазонная антенна с широким слотом для беспроводной локальной сети». Локальная сеть/международная совместимость для приложений микроволнового доступа», John Wiley & Sons , vol. 34, стр. 1–10, 2021.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
К. Гангвар и Р. П. С. Гангвар, «Метаматериалы: характеристики, процесс и приложения», стр. Достижения в области электроники и электротехники , том. 4, нет. 1, pp. 97–106, 2014.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Г. Сингх, Р. Ни и А. Марваха, «Обзор метаматериалов и их приложений», Международный журнал Тенденции и технологии в машиностроении , вып.
19, нет. 6, стр. 305–310, 2015.Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
G. Geetharamani и T. Aathmanesan, «Коническая патч-антенна на основе метаматериала для приложений WLAN/WiMAX», Беспроводная персональная связь , vol. 113, 2020.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
G. Geetharamani and T. Aathmanesan, «Design of Metamaterial Antenna for 2,4 GHz WiFi Applications», Wireless Personal Communications , vol. 113, 2020.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
А. Анноу, С. Берхаб и Ф. Чеббара, «Концепции наземной структуры с дефектами метаматериала и фракталов, объединенные для создания миниатюрной конструкции трехдиапазонной антенны», Journal of Microwaves Optoelectronics and Electro Magnetic Applications , vol.
19, нет. 4, стр. 522–541, 2020.Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
CH. Кумар и Н.К. Муввала, «Компактная сверхширокополосная фрактальная антенна в форме ромба с метаматериалом в плоскости земли», International Journal of Engineering and Advanced Technology , vol. 8, нет. 6, стр. 1349–1354, 2019.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
U. Patel и T.K. Upadhyaya, «Двухдиапазонная плоская антенна для приложений GSM и WiMAX с включением модифицированной структуры резонатора с разрезным кольцом», Progress in Electro Magnetics Research Letters , vol. 91, стр. 1–7, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
У. Патель и Т. К. Упадхьяя, «Проектирование и анализ широкополосной компактной электрически нагруженной антенны с отрицательной полярностью μ для приложений WLAN/WiMAX», Прогресс в исследованиях электромагнетизма M , vol.
79, стр. 11–22, 2019 г.Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
У. Патель, Т. К. Упадхьяя, А. Десаи, Р. Панди и К. Пандья, «Двухдиапазонная компактная фрактальная антенна в форме резонатора с разрезным кольцом и дефектной плоскостью заземления для сетей 5G на частотах ниже 6 ГГц. и глобальная система для приложений мобильной связи», International Journal of Communication Systems , vol. 35, нет. 2022. Т. 7. С. 1–12.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
А. Саеди, С. Салех и М. Йонс, «Анализ и проектирование микрополосковых печатных антенн с использованием теории Галеркина», Журнал исследований и научных исследований Тишринского университета — Серия инженерных наук , том. 32, нет. 4, стр. 195–210, 2010.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Ch.
Фатен, Б. Хафед, Э. Лассаад и Дж. В. Тао, «Обобщенный метод матрицы рассеяния для анализа каскадных одноосных разрывов», ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences , vol. 11, нет. 7, 2016.Просмотр по адресу:
Google Scholar
D. M. Pozar, Microwave Engineering , John Wiley & Sons, New York, 2008.
C. A. Balanis, . Теория A. , John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 2005 г.
А. Саеди, С. Салех и С. Али, «Проектирование и анализ широкополосной печатной фракционной антенны для медицинского и интернет-оборудования», Журнал исследований и научных исследований Тишринского университета — серия технических наук , том. 43, нет. 2, стр. 235–250, 2021.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Ху Ф.Г., Сонг Дж. и Камгайн Т. Моделирование многослойных сред с использованием теории эффективной среды, Proceedings of IEEE Electrical Performance of Electronic Packaging and Systems , стр.
225–228, Остин, Техас, США, октябрь 2010 г.Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Т. Чжао, Моделирование эффективной среды и экспериментальная характеристика многослойного диэлектрика с периодическим включением , Университет штата Айова, Эймс, Айова, 2015.
К.В. Аршад, А.К. Х. Т. Чатта, «Электрически компактные треугольные антенны на основе метаматериалов, загруженные CSRR и 3 3 кросс-слота для внутренних распределенных антенных систем 5G», Micromachines , vol. 13, стр. 1–16, 2022.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
К. П. Нитиш и Дж. Кавита, «Проектирование и моделирование микрополосковой фрактальной патч-антенны», Materials Science and Engineering , vol. 1070, стр. 1–16, 2021.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Copyright
Copyright © 2022 Amjad S.
