I. Okwu Mmalite
Fractals bụ ihe mgbakọ na mwepụ nke na-egosipụta ihe ndị yiri onwe ha na nha dị iche iche. Nke a pụtara na mgbe ị na-eme ka ọdịdị fractal dịkwuo elu, akụkụ ya ọ bụla yiri nke ahụ dum; ya bụ, ụkpụrụ ma ọ bụ ihe owuwu geometric yiri ya na-emegharị na ọkwa dị iche iche nke mmụba (lee ihe atụ fractal na Foto 1). Ọtụtụ fractals nwere ọdịdị dị mgbagwoju anya, zuru ezu, na nke dị mgbagwoju anya.
foto nke 1
Ebumnobi nke fractals bụ nke Benoit B. Mandelbrot, onye ọkà mmụta mgbakọ na mwepụ, webatara n'afọ 1970, ọ bụ ezie na mmalite nke fractal geometry nwere ike ịpụta n'ọrụ mbụ nke ọtụtụ ndị ọkà mmụta mgbakọ na mwepụ, dịka Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915), Julia (1918), Fatou (1926), na Richardson (1953).
Benoit B. Mandelbrot mụrụ mmekọrịta dị n'etiti fractals na okike site n'iwebata ụdị fractals ọhụrụ iji mee ka ihe owuwu ndị dị mgbagwoju anya, dị ka osisi, ugwu, na ụsọ oké osimiri. O chepụtara okwu ahụ bụ "fractal" site na nkọwa Latin bụ "fractus", nke pụtara "gbajiri agbaji" ma ọ bụ "gbajiri agbaji", ya bụ, nke mejupụtara iberibe gbajiri agbaji ma ọ bụ nke na-adịghị mma, iji kọwaa ọdịdị geometric na-adịghị mma na nke gbajiri agbaji nke a na-apụghị ikewa site na geometry ọdịnala Euclidean. Na mgbakwunye, o mepụtara ụdị mgbakọ na mwepụ na algọridim maka imepụta na ịmụ fractals, nke dugara na okike nke set Mandelbrot a ma ama, nke bụ ikekwe ụdị fractal kacha ama ama na nke na-adọrọ adọrọ anya yana ụkpụrụ dị mgbagwoju anya na nke na-emegharịghị emechi (lee Foto 1d).
Ọrụ Mandelbrot emetụtaghị naanị mgbakọ na mwepụ, kamakwa o nwere ọtụtụ ọrụ n'ọtụtụ ngalaba dịka fiziki, eserese kọmputa, bayoloji, akụnụba, na nka. N'ezie, n'ihi ikike ha nwere ịmepụta ma gosipụta usoro dị mgbagwoju anya na nke yiri onwe ha, fractals nwere ọtụtụ ngwa ọhụrụ n'ọtụtụ ngalaba dị iche iche. Dịka ọmụmaatụ, ejirila ha mee ihe nke ukwuu n'ebe ndị a na-eji ha eme ihe, nke bụ naanị ihe atụ ole na ole nke ojiji ha sara mbara:
1. Eserese kọmputa na eserese eserese, na-emepụta ala okike dị mma ma mara mma nke ukwuu, osisi, ígwé ojii, na udidi;
2. Teknụzụ mkpakọ data iji belata nha faịlụ dijitalụ;
3. Nhazi onyonyo na mgbaama, iwepụta atụmatụ site na onyonyo, ịchọpụta ụkpụrụ, na inye ụzọ mkpakọ onyonyo na nhazigharị ya dị irè;
4. Bayọlọji, na-akọwa uto nke osisi na nhazi nke akwara ozi n'ụbụrụ;
5. Ozizi antenna na ihe ndị dị na metamaterials, na-emepụta antenna dị obere/ọtụtụ band na metasurfaces ọhụrụ.
Ugbu a, geometry fractal ka na-achọta ojiji ọhụrụ na nke ọhụrụ n'ọtụtụ ngalaba sayensị, nka na teknụzụ.
Na teknụzụ electromagnetic (EM), ọdịdị fractal bara uru nke ukwuu maka ngwa ndị chọrọ obere mgbanwe, site na antenna ruo na ihe metamaterials na elu nhọrọ ugboro ugboro (FSS). Iji geometry fractal na antenna nkịtị nwere ike ime ka ogologo eletriki ha dịkwuo elu, si otú a belata nha zuru oke nke nhazi resonant. Na mgbakwunye, ọdịdị yiri onwe ya nke ụdị fractal na-eme ka ha dị mma maka imezu nhazi resonant multi-band ma ọ bụ broadband. Ike miniaturization dị n'ime nke fractals na-adọrọ mmasị karịsịa maka imepụta reflectarrays, antenna array phased, metamaterial absorbers na metasurfaces maka ngwa dị iche iche. N'ezie, iji obere ihe array nwere ike iweta ọtụtụ uru, dị ka ibelata njikọ mmekọrịta ma ọ bụ inwe ike ịrụ ọrụ na arrays nwere obere oghere ihe, si otú a hụ na arụmọrụ nyocha dị mma na ọkwa dị elu nke nkwụsi ike n'akụkụ.
Maka ihe ndị a kpọtụrụ aha n'elu, antenna fractal na metasurfaces na-anọchite anya ebe abụọ na-adọrọ mmasị n'ọhịa nke electromagnetics nke dọtara ọtụtụ mmasị n'afọ ndị na-adịbeghị anya. Echiche abụọ a na-enye ụzọ pụrụ iche iji jikwaa ma chịkwaa ebili mmiri electromagnetic, yana ọtụtụ ngwa na nkwukọrịta ikuku, sistemụ radar na mmetụta. Njirimara ha yiri onwe ha na-enye ha ohere ịdị obere n'ogo ebe ha na-ejigide nzaghachi electromagnetic dị mma. Nkọkọ a bara uru karịsịa na ngwa ndị nwere oke oghere, dị ka ngwaọrụ mkpanaka, akara RFID, na sistemụ ikuku.
Ojiji nke antenna fractal na metasurfaces nwere ike ime ka nkwukọrịta ikuku, onyonyo, na sistemụ radar dịkwuo mma nke ukwuu, ebe ọ bụ na ha na-eme ka ngwaọrụ dị obere, arụmọrụ dị elu, nwee ọrụ ka mma. Na mgbakwunye, a na-eji usoro fractal eme ihe n'ịmepụta ihe mmetụta microwave maka nchọpụta ihe, n'ihi ikike ya ịrụ ọrụ na ọtụtụ eriri ugboro ugboro na ikike ya ime ka ọ dị obere. Nnyocha na-aga n'ihu na mpaghara ndị a na-aga n'ihu na-enyocha atụmatụ ọhụrụ, ihe, na usoro mmepụta iji mezuo ikike ha zuru oke.
Akwụkwọ a na-achọ inyocha nyocha na ọganihu nke antenna fractal na metasurfaces ma tụnyere antenna na metasurfaces ndị dị adị, na-egosipụta uru na oke ha. N'ikpeazụ, a na-egosi nyocha zuru oke nke reflectarrays ọhụrụ na nkeji metamaterial, a na-atụlekwa ihe ịma aka na mmepe n'ọdịnihu nke usoro electromagnetic ndị a.
2. FractalAntennaIhe ndị dị na ya
Enwere ike iji echiche izugbe nke fractals mepụta ihe ndị dị na antenna ndị na-enye arụmọrụ ka mma karịa antenna nkịtị. Ihe ndị dị na antenna fractal nwere ike ịdị obere ma nwee ike multi-band na/ma ọ bụ broadband.
Nhazi nke antenna fractal gụnyere imegharị usoro geometric kpọmkwem na nha dị iche iche n'ime nhazi antenna. Usoro a yiri onwe ya na-enye anyị ohere ịbawanye ogologo antenna n'ime oghere anụ ahụ pere mpe. Na mgbakwunye, radiators fractal nwere ike iru ọtụtụ eriri n'ihi na akụkụ dị iche iche nke antenna yiri ibe ha na nha dị iche iche. Ya mere, ihe ndị dị na antenna fractal nwere ike ịdị obere ma nwee ọtụtụ eriri, na-enye mkpuchi ugboro ugboro karịa antenna nkịtị.
Echiche nke antenna fractal nwere ike ịpụta na ngwụcha afọ 1980. Na 1986, Kim na Jaggard gosipụtara ojiji nke fractal yiri onwe ya na mmepụta antenna arrays.
Na 1988, ọkachamara n'ihe gbasara physics bụ Nathan Cohen wuru antenna fractal element mbụ n'ụwa. O kwuru na site n'itinye geometry yiri nke onwe ya n'ime usoro antenna ahụ, a ga-eme ka arụmọrụ ya na ikike miniaturization ya ka mma. Na 1995, Cohen sonyeere hiwere Fractal Antenna Systems Inc., nke malitere inye ngwọta antenna azụmaahịa mbụ dabere na fractal n'ụwa.
N'etiti afọ 1990, Puente na ndị otu ya gosipụtara ikike multi-band nke fractals site na iji monopole na dipole nke Sierpinski.
Kemgbe Cohen na Puente rụrụ ọrụ, uru dị na fractal antennas adọtala mmasị dị ukwuu site n'aka ndị nchọpụta na ndị injinia n'ọhịa nke nkwukọrịta, na-eduga na nchọpụta na mmepe nke teknụzụ fractal antenna.
Taa, a na-ejikarị antenna fractal eme ihe n'ọtụtụ ebe na sistemụ nkwukọrịta ikuku, gụnyere ekwentị mkpanaaka, rawụta Wi-Fi, na nkwukọrịta satịlaịtị. N'ezie, antenna fractal dị obere, ọtụtụ band, ma dịkwa irè nke ukwuu, nke na-eme ka ha dabara adaba maka ọtụtụ ngwaọrụ na netwọk ikuku.
Ọnụọgụ ndị a na-egosi ụfọdụ antenna fractal dabere na ọdịdị fractal a ma ama, nke bụ naanị ihe atụ ole na ole nke nhazi dị iche iche a tụlere n'akwụkwọ.
N'ụzọ doro anya, Foto 2a na-egosi monopole Sierpinski a tụrụ aro na Puente, nke nwere ike inye ọrụ ọtụtụ band. A na-emepụta triangle Sierpinski site na iwepụ triangle etiti a tụgharịrị na triangle isi, dịka egosiri na Foto 1b na Foto 2a. Usoro a na-ahapụ triangle atọ hà nhata na nhazi ahụ, nke ọ bụla nwere ogologo akụkụ nke ọkara nke triangle mmalite (lee Foto 1b). Enwere ike imeghachi usoro mwepụ otu maka triangle ndị fọdụrụ. Ya mere, akụkụ atọ ya bụ isi hà nhata kpọmkwem na ihe ahụ dum, mana na okpukpu abụọ nke nha, na ihe ndị ọzọ. N'ihi myirịta pụrụ iche ndị a, Sierpinski nwere ike inye ọtụtụ band ugboro n'ihi na akụkụ dị iche iche nke antenna yiri ibe ha na nha dị iche iche. Dịka egosiri na Foto 2, monopole Sierpinski a tụrụ aro na-arụ ọrụ na band 5. A pụrụ ịhụ na nke ọ bụla n'ime obere gaskets ise (usoro gburugburu) na Foto 2a bụ ụdị nhazi ahụ dum, si otú a na-enye band ugboro ọrụ ise dị iche iche, dịka egosiri na ntinye ntụgharị na Foto 2b. Foto a na-egosikwa paramita ndị metụtara eriri ugboro ọ bụla, gụnyere uru ugboro ugboro fn (1 ≤ n ≤ 5) na uru kacha nta nke mfu nloghachi ntinye a tụrụ (Lr), bandwidth dị n'otu (Bwidth), na oke ugboro ugboro n'etiti eriri ugboro abụọ dị n'akụkụ (δ = fn +1/fn). Foto 2b na-egosi na eriri nke monopoles Sierpinski na-anọkarị site na ihe nke 2 (δ ≅ 2), nke kwekọrọ na otu ihe nhazi dị na nhazi ndị yiri ya n'ụdị fractal.
foto nke abụọ
Foto 3a na-egosi obere eriri waya dị ogologo dabere na Koch fractal curve. A na-atụ aro ka antenna a gosi otu esi eji ihe ndị na-ejupụta oghere nke ọdịdị fractal eme ihe iji mepụta obere antenna. N'ezie, ibelata nha antenna bụ ihe mgbaru ọsọ kachasị nke ọtụtụ ngwa, ọkachasị ndị metụtara ọdụ mkpanaka. A na-eji usoro owuwu fractal egosiri na Foto 3a mepụta Koch monopole. Mmalite K0 bụ monopole kwụ ọtọ. A na-enweta mmegharị K1 ọzọ site na itinye mgbanwe yiri ya na K0, gụnyere nhazi site na otu ụzọ n'ụzọ atọ ma na-atụgharị site na 0°, 60°, −60°, na 0°, n'otu n'otu. A na-emegharị usoro a ugboro ugboro iji nweta ihe ndị na-esote Ki (2 ≤ i ≤ 5). Foto 3a na-egosi ụdị mmegharị ise nke Koch monopole (ya bụ, K5) nwere elu h hà nhata 6 cm, mana ogologo ya niile bụ usoro l = h ·(4/3) 5 = 25.3 cm. Anụ ise ndị kwekọrọ na mmegharị ise mbụ nke usoro Koch (lee eserese 3a). Ma nnwale na data na-egosi na otu anụ ahụ Koch fractal nwere ike imeziwanye arụmọrụ nke otu anụ ahụ ọdịnala (lee eserese 3b). Nke a na-egosi na o nwere ike ikwe omume "ime ka anụnụ fractal dị obere", na-enye ha ohere ịbanye na obere olu ma na-ejigide arụmọrụ dị mma.
eserese nke 3
Foto 4a na-egosi antenna fractal nke dabere na set Cantor, nke a na-eji emepụta antenna wideband maka ngwa nchịkọta ike. A na-eji ihe pụrụ iche nke antenna fractal nke na-ewebata ọtụtụ resonances dị n'akụkụ eme ihe iji nye bandwit sara mbara karịa antenna nkịtị. Dịka egosiri na Foto 1a, imewe nke set Cantor fractal dị mfe: a na-edegharị ahịrị kwụ ọtọ mbụ ma kewaa ya n'ime akụkụ atọ hà nhata, nke ewepụrụ akụkụ etiti; a na-etinye otu usoro ahụ ugboro ugboro na ngalaba ndị emepụtara ọhụrụ. A na-emegharị usoro fractal ugboro ugboro ruo mgbe e nwetara bandwit antenna (BW) nke 0.8–2.2 GHz (ya bụ, 98% BW). Foto 4 na-egosi foto nke ihe atụ antenna a rụpụtara (Foto 4a) na ihe ntụgharị ntinye ya (Foto 4b).
foto nke 4
Foto nke ise na-enye ihe atụ ndị ọzọ nke antenna fractal, gụnyere antenna monopole nke dabeere na Hilbert curve, antenna microstrip patch nke dabeere na Mandelbrot, na antenna fractal nke agwaetiti Koch (ma ọ bụ "snowflake").
eserese nke 5
N'ikpeazụ, eserese nke 6 na-egosi nhazi fractal dị iche iche nke ihe ndị e ji array mee, gụnyere Sierpinski kapeeti planar arrays, Cantor ring arrays, Cantor linear arrays, na fractal trees. Nhazi ndị a bara uru maka ịmepụta sparse arrays na/ma ọ bụ nweta arụmọrụ multi-band.
eserese nke 6
Iji mụtakwuo maka antenna, biko gaa na:
Oge ozi: Julaị-26-2024

