Reviżjoni ta 'l-antenna: Reviżjoni ta' Metauċuħ Fractal u Disinn ta 'l-antenna

Il-kunċett tal-frattali ġie introdott mill-matematiku Benoit B. Mandelbrot fis-snin sebgħin, għalkemm l-oriġini tal-ġeometrija tal-frattali jistgħu jiġu rintraċċati lura għax-xogħol preċedenti ta 'ħafna matematiċi, bħal Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915). ), Julia (1918), Fatou (1926), u Richardson (1953).
Benoit B. Mandelbrot studja r-relazzjoni bejn il-fractals u n-natura billi introduċa tipi ġodda ta 'fractals biex jissimulaw strutturi aktar kumplessi, bħal siġar, muntanji, u kosta. Huwa ħoloq il-kelma “fractal” mill-aġġettiv Latin “fractus”, li jfisser “imkisser” jew “fratturat”, jiġifieri magħmul minn biċċiet miksura jew irregolari, biex jiddeskrivi forom ġeometriċi irregolari u frammentati li ma jistgħux jiġu kklassifikati mill-ġeometrija Ewklidjana tradizzjonali. Barra minn hekk, huwa żviluppa mudelli u algoritmi matematiċi għall-ġenerazzjoni u l-istudju tal-frattali, li wasslu għall-ħolqien tas-sett famuż Mandelbrot, li huwa probabbilment l-aktar forma fractal famuża u viżwalment affaxxinanti b'xejriet kumplessi u li jirrepetu infinitament (ara l-Figura 1d).
Ix-xogħol ta’ Mandelbrot mhux biss kellu impatt fuq il-matematika, iżda għandu wkoll applikazzjonijiet f’diversi oqsma bħall-fiżika, il-grafika tal-kompjuter, il-bijoloġija, l-ekonomija u l-arti. Fil-fatt, minħabba l-kapaċità tagħhom li jimmudellaw u jirrappreżentaw strutturi kumplessi u awto-simili, fractals għandhom bosta applikazzjonijiet innovattivi f'diversi oqsma. Pereżempju, intużaw ħafna fl-oqsma ta 'applikazzjoni li ġejjin, li huma biss ftit eżempji tal-applikazzjoni wiesgħa tagħhom:
1. Grafika u animazzjoni tal-kompjuter, li jiġġeneraw pajsaġġi naturali, siġar, sħab, u nisġa realistiċi u viżwalment attraenti;
2. Teknoloġija tal-kompressjoni tad-dejta biex tnaqqas id-daqs tal-fajls diġitali;
3. Ipproċessar ta 'immaġni u sinjal, estrazzjoni ta' karatteristiċi minn immaġini, skoperta ta 'mudelli, u tipprovdi metodi effettivi ta' kompressjoni u rikostruzzjoni ta 'immaġni;
4. Bijoloġija, li tiddeskrivi t-tkabbir tal-pjanti u l-organizzazzjoni tan-newroni fil-moħħ;
5. Teorija ta 'l-antenna u metamaterjali, tfassil ta' antenni kompatti/multi-band u metauċuħ innovattivi.
Bħalissa, il-ġeometrija fractal tkompli ssib użi ġodda u innovattivi f'diversi dixxiplini xjentifiċi, artistiċi u teknoloġiċi.
Fit-teknoloġija elettromanjetika (EM), forom frattali huma utli ħafna għal applikazzjonijiet li jeħtieġu minjaturizzazzjoni, minn antenni għal metamaterjali u uċuħ selettivi tal-frekwenza (FSS). L-użu tal-ġeometrija fractal f'antenni konvenzjonali jista 'jżid it-tul elettriku tagħhom, u b'hekk inaqqas id-daqs ġenerali tal-istruttura reżonanti. Barra minn hekk, in-natura awto-simili tal-forom fractal tagħmilhom ideali biex jiġu realizzati strutturi reżonanti multi-band jew broadband. Il-kapaċitajiet inerenti ta 'minjaturizzazzjoni tal-fractals huma partikolarment attraenti għat-tfassil ta' reflectarrays, antenni ta 'array f'fażijiet, assorbenti ta' metamaterjali u metauċuħ għal diversi applikazzjonijiet. Fil-fatt, l-użu ta 'elementi ta' firxa żgħira ħafna jista 'jġib diversi vantaġġi, bħat-tnaqqis ta' l-akkoppjar reċiproku jew li tkun kapaċi taħdem ma 'arrays bi spazjar ta' elementi żgħar ħafna, u b'hekk tiżgura prestazzjoni tajba ta 'skanjar u livelli ogħla ta' stabbiltà angolari.
Għar-raġunijiet imsemmija hawn fuq, l-antenni fractal u l-metasurfaces jirrappreżentaw żewġ oqsma ta 'riċerka affaxxinanti fil-qasam tal-elettromanjetika li ġibdu ħafna attenzjoni f'dawn l-aħħar snin. Iż-żewġ kunċetti joffru modi uniċi biex jimmanipulaw u jikkontrollaw il-mewġ elettromanjetiku, b'firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet fil-komunikazzjonijiet mingħajr fili, sistemi tar-radar u sensing. Il-proprjetajiet awto-simili tagħhom jippermettulhom li jkunu żgħar fid-daqs filwaqt li jżommu rispons elettromanjetiku eċċellenti. Din il-kumpattezza hija partikolarment vantaġġuża f'applikazzjonijiet kostretti fl-ispazju, bħal tagħmir mobbli, tikketti RFID, u sistemi aerospazjali.
L-użu ta 'antenni frattali u metauċuħ għandu l-potenzjal li jtejjeb b'mod sinifikanti l-komunikazzjonijiet mingħajr fili, l-immaġini u s-sistemi tar-radar, peress li jippermettu apparati kompatti u ta' prestazzjoni għolja b'funzjonalità mtejba. Barra minn hekk, il-ġeometrija fractal qed tintuża dejjem aktar fid-disinn ta 'sensors microwave għad-dijanjostika tal-materjal, minħabba l-kapaċità tagħha li topera f'meded ta' frekwenza multipli u l-kapaċità tagħha li tkun minjaturizzata. Ir-riċerka li għaddejja f'dawn l-oqsma tkompli tesplora disinji, materjali u tekniki ta 'fabbrikazzjoni ġodda biex tirrealizza l-potenzjal sħiħ tagħhom.
Dan id-dokument għandu l-għan li jirrevedi l-progress tar-riċerka u l-applikazzjoni tal-antenni u l-metauċuħ frattali u jqabbel l-antenni u l-metauċuħ bbażati fuq il-frattali eżistenti, filwaqt li jenfasizza l-vantaġġi u l-limitazzjonijiet tagħhom. Fl-aħħarnett, tiġi ppreżentata analiżi komprensiva ta 'reflectarrays innovattivi u unitajiet metamaterjali, u l-isfidi u l-iżviluppi futuri ta' dawn l-istrutturi elettromanjetiċi huma diskussi.