I. Fampidirana
Zavatra matematika izay mampiseho toetra mitovy amin'ny tena amin'ny ambaratonga samihafa ny fractal. Midika izany fa rehefa manalavitra/manalavitra endrika fractal ianao, dia mitovy be amin'ny iray manontolo ny ampahany tsirairay ao aminy; izany hoe, miverimberina amin'ny ambaratonga fampitomboana samihafa ny lamina na rafitra geometrika mitovy (jereo ny ohatra fractal ao amin'ny Sary 1). Ny ankamaroan'ny fractal dia manana endrika saro-takarina, amin'ny antsipiriany ary tsy manam-petra.
sary 1
Nampidirin'ny mpahay matematika Benoit B. Mandelbrot tamin'ny taona 1970 ny foto-kevitry ny fractal, na dia azo jerena aza ny niandohan'ny jeometria fractal tamin'ny asa nataon'ireo mpahay matematika maro teo aloha, toa an'i Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915), Julia (1918), Fatou (1926), ary Richardson (1953).
Nandalina ny fifandraisana misy eo amin'ny fractal sy ny natiora i Benoit B. Mandelbrot tamin'ny alàlan'ny fampidirana karazana fractal vaovao mba hanahafana rafitra sarotra kokoa, toy ny hazo, tendrombohitra ary morontsiraka. Namorona ny teny hoe "fractal" avy amin'ny teny latina hoe "fractus", izay midika hoe "tapaka" na "vaky", izany hoe voaforon'ny sombin-javatra tapaka na tsy ara-dalàna, mba hilazana ireo endrika geometrika tsy ara-dalàna sy miparitaka izay tsy azo sokajiana amin'ny jeometrika Euclideana nentim-paharazana. Ankoatra izany, namorona modely matematika sy algorithm izy ho an'ny famoronana sy fandalinana fractal, izay nitarika ho amin'ny famoronana ny andiana Mandelbrot malaza, izay angamba ny endrika fractal malaza sy mahavariana indrindra amin'ny maso miaraka amin'ny lamina sarotra sy miverimberina tsy manam-petra (jereo ny Sary 1d).
Tsy vitan'ny hoe nisy fiantraikany tamin'ny matematika ny asan'i Mandelbrot, fa misy fampiharana amin'ny sehatra isan-karazany toy ny fizika, sary informatika, biolojia, toekarena ary zavakanto ihany koa. Raha ny marina, noho ny fahaizany mamolavola sy maneho rafitra sarotra sy mitovy amin'ny tenany, ny fractal dia manana fampiharana vaovao maro amin'ny sehatra isan-karazany. Ohatra, nampiasaina betsaka tamin'ireto sehatra fampiharana manaraka ireto izy ireo, izay ohatra vitsivitsy amin'ny fampiharana azy ireo mivelatra:
1. Sary sy sary mihetsika amin'ny ordinatera, mamorona tontolo voajanahary, hazo, rahona ary endrika tena izy sy manintona maso;
2. Teknolojia famatrarana angona mba hampihenana ny haben'ny rakitra nomerika;
3. Fanodinana sary sy famantarana, fakana endri-javatra avy amin'ny sary, famantarana lamina, ary fanomezana fomba mahomby amin'ny famoretana sy fanamboarana sary;
4. Biôlôjia, mamaritra ny fitomboan'ny zavamaniry sy ny fandaminana ny neurons ao amin'ny atidoha;
5. Teorian'ny antenne sy metamaterials, famolavolana antenne compact/multi-band sy metasurfaces manavao.
Amin'izao fotoana izao, ny jeometria fractal dia mbola mahita fampiasana vaovao sy manavao amin'ny sehatra siantifika, zavakanto ary teknolojia isan-karazany.
Ao amin'ny teknolojia elektromagnetika (EM), ny endrika fractal dia tena ilaina amin'ny fampiharana izay mitaky fanalefahana, manomboka amin'ny antenne ka hatramin'ny metamaterials sy ny velarana mifantina matetika (FSS). Ny fampiasana jeometrika fractal amin'ny antenne mahazatra dia afaka mampitombo ny halavany elektrika, ka mampihena ny haben'ny rafitra resonant amin'ny ankapobeny. Ankoatra izany, ny toetra mitovy amin'ny endrika fractal dia mahatonga azy ireo ho tsara indrindra amin'ny fanatanterahana rafitra resonant multi-band na broadband. Ny fahaiza-manaon'ny fractal amin'ny fanalefahana dia tena manintona amin'ny famolavolana reflectarrays, antenne phased array, metamaterial absorbers ary metasurfaces ho an'ny fampiharana isan-karazany. Raha ny marina, ny fampiasana singa array kely dia kely dia mety hitondra tombony maro, toy ny fampihenana ny fifandraisana mifamadika na ny fahafahana miasa amin'ny arrays misy elanelana singa kely dia kely, ka miantoka ny fahombiazan'ny scanning tsara sy ny haavon'ny fahamarinan-toerana angular ambony kokoa.
Noho ireo antony voalaza etsy ambony ireo, ny antenne fractal sy ny metasurfaces dia maneho sehatra fikarohana roa mahaliana eo amin'ny sehatry ny elektromagnetika izay nahasarika ny sain'ny maro tato anatin'ny taona vitsivitsy. Samy manolotra fomba miavaka hanodinana sy hifehezana ny onja elektromagnetika ireo hevitra roa ireo, miaraka amin'ny fampiharana isan-karazany amin'ny fifandraisana tsy misy tariby, rafitra radar ary fahatsapana. Ny toetrany mitovy amin'ny tenany dia ahafahan'izy ireo ho kely habe sady mitazona valiny elektromagnetika tsara. Io fahapotehana io dia tena mahasoa amin'ny fampiharana voafetra amin'ny habakabaka, toy ny fitaovana finday, marika RFID, ary rafitra aerospace.
Ny fampiasana antenne fractal sy metasurfaces dia mety hanatsara be dia be ny fifandraisana tsy misy tariby, ny sary ary ny rafitra radar, satria ahafahan'izy ireo mampiasa fitaovana kely sy avo lenta miaraka amin'ny fiasa nohatsaraina. Ankoatra izany, ny jeometrika fractal dia ampiasaina hatrany amin'ny famolavolana sensor microwave ho an'ny diagnostika fitaovana, noho ny fahafahany miasa amin'ny tarika matetika maro sy ny fahafahany atao kely kokoa. Ny fikarohana mitohy amin'ireo sehatra ireo dia manohy mikaroka endrika, fitaovana ary teknika fanamboarana vaovao mba hahatratrarana ny fahafahany feno.
Ity lahatsoratra ity dia mikendry ny handinika ny fandrosoan'ny fikarohana sy ny fampiharana ny antenne fractal sy metasurfaces ary hampitaha ireo antenne sy metasurfaces mifototra amin'ny fractal efa misy, amin'ny fanasongadinana ny tombony sy ny fetrany. Farany, aseho ny fanadihadiana feno momba ny reflectarrays sy ny singa metamaterial vaovao, ary horesahina ny fanamby sy ny fivoarana ho avy amin'ireo rafitra elektromagnetika ireo.
2. FractalAntenasinga
Azo ampiasaina hamolavolana singa antena hafakely izay manome fahombiazana tsara kokoa noho ny antena mahazatra ny foto-kevitra ankapobeny momba ny fractal. Mety ho kely habe ny singa antena fractal ary manana fahaiza-manao multi-band sy/na broadband.
Ny famolavolana ny antenne fractal dia mitaky ny famerenana lamina geometrika manokana amin'ny ambaratonga samihafa ao anatin'ny rafitry ny antenne. Io lamina mitovy amin'ny tena io dia ahafahantsika mampitombo ny halavan'ny antenne amin'ny ankapobeny ao anatin'ny toerana ara-batana voafetra. Ankoatra izany, ny radiator fractal dia afaka mahatratra tarika maromaro satria ny ampahany samihafa amin'ny antenne dia mitovy amin'ny tsirairay amin'ny ambaratonga samihafa. Noho izany, ny singa antenne fractal dia mety ho kely sy misy tarika maro, izay manome fandrakofana matetika midadasika kokoa noho ny antenne mahazatra.
Azo arahina hatrany amin'ny faramparan'ny taona 1980 ny foto-kevitry ny antenne fractal. Tamin'ny 1986, Kim sy Jaggard dia nampiseho ny fampiharana ny fractal self-similarity amin'ny synthesis antenne array.
Tamin'ny 1988, i Nathan Cohen, mpahay fizika, no nanamboatra ny antenne singa fractal voalohany eran-tany. Nanolo-kevitra izy fa amin'ny alàlan'ny fampidirana ny jeometrika mitovy amin'ny tenany ao amin'ny rafitry ny antenne, dia azo hatsaraina ny fahombiazany sy ny fahafahany manamaivana azy. Tamin'ny 1995, i Cohen dia niara-nanorina ny Fractal Antenna Systems Inc., izay nanomboka nanome ny vahaolana antenne mifototra amin'ny fractal ara-barotra voalohany eran-tany.
Tamin'ny tapaky ny taona 1990, Puente et al. dia nampiseho ny fahafahan'ny fractals mampiasa "multi-band" tamin'ny fampiasana ny monopole sy dipole an'i Sierpinski.
Hatramin'ny asan'i Cohen sy Puente, ny tombony azo avy amin'ny antenne fractal dia nahasarika fahalianana lehibe avy amin'ireo mpikaroka sy injeniera eo amin'ny sehatry ny fifandraisan-davitra, izay nitarika ho amin'ny fikarohana sy fampandrosoana bebe kokoa ny teknolojia antenne fractal.
Amin'izao fotoana izao, ny antenne fractal dia ampiasaina betsaka amin'ny rafitra fifandraisana tsy misy tariby, anisan'izany ny finday, ny router Wi-Fi, ary ny fifandraisana amin'ny zanabolana. Raha ny marina, ny antenne fractal dia kely, multi-band, ary tena mahomby, ka mahatonga azy ireo ho mety amin'ny fitaovana sy tambajotra tsy misy tariby isan-karazany.
Ireto sary manaraka ireto dia mampiseho antenne fractal sasany mifototra amin'ny endrika fractal fantatra tsara, izay ohatra vitsivitsy amin'ireo firafitra isan-karazany noresahina tao amin'ny literatiora.
Ny Sary 2a dia mampiseho manokana ny monopole Sierpinski naroso tao Puente, izay afaka manome asa multi-band. Ny telozoro Sierpinski dia miforona amin'ny fanesorana ny telozoro afovoany mivadika amin'ny telozoro lehibe, araka ny aseho amin'ny Sary 1b sy Sary 2a. Ity dingana ity dia mamela telozoro mitovy telo eo amin'ny rafitra, samy manana halavan'ny lafiny antsasaky ny telozoro fanombohana (jereo ny Sary 1b). Azo averina amin'ny telozoro sisa ny fomba fanesorana mitovy. Noho izany, ny tsirairay amin'ireo ampahany lehibe telo dia mitovy tanteraka amin'ny zavatra iray manontolo, fa amin'ny ampahany avo roa heny, sy ny sisa. Noho ireo fitoviana manokana ireo, ny Sierpinski dia afaka manome tarika matetika maromaro satria ny ampahany samihafa amin'ny antenne dia mitovy amin'ny tsirairay amin'ny mizana samihafa. Araka ny aseho amin'ny Sary 2, ny monopole Sierpinski naroso dia miasa amin'ny tarika 5. Hita fa ny tsirairay amin'ireo sub-gaskets dimy (rafitra boribory) ao amin'ny Sary 2a dia dikan-teny mirefy amin'ny rafitra iray manontolo, ka manome tarika matetika miasa dimy samihafa, araka ny aseho amin'ny coefficient taratra fidirana ao amin'ny Sary 2b. Ny sary dia mampiseho ihany koa ireo masontsivana mifandraika amin'ny tarika matetika tsirairay, anisan'izany ny sandan'ny matetika fn (1 ≤ n ≤ 5) amin'ny sanda farany ambany indrindra amin'ny fatiantoka fiverenan'ny fidirana voarefy (Lr), ny bandwidth relatif (Bwidth), ary ny tahan'ny matetika eo anelanelan'ny tarika matetika roa mifanila (δ = fn +1/fn). Ny sary 2b dia mampiseho fa ny tarika monopole Sierpinski dia misy elanelana logaritmika tsy tapaka amin'ny fatran'ny 2 (δ ≅ 2), izay mifanandrify amin'ny fatran'ny scaling mitovy amin'ny rafitra mitovy amin'ny endrika fractal.
sary 2
Ny Sary 3a dia mampiseho antenne tariby lava kely mifototra amin'ny fiolahana fractal Koch. Ity antenne ity dia natolotra mba hampisehoana ny fomba fampiasana ny toetran'ny endrika fractal mameno toerana mba hamolavolana antenne kely. Raha ny marina, ny fampihenana ny haben'ny antenne no tanjona faratampon'ny fampiharana maro, indrindra fa ireo izay misy terminal finday. Ny monopole Koch dia noforonina tamin'ny alàlan'ny fomba fananganana fractal aseho amin'ny Sary 3a. Ny iteration voalohany K0 dia monopole mahitsy. Ny iteration manaraka K1 dia azo amin'ny alàlan'ny fampiharana ny fiovan'ny fitoviana amin'ny K0, anisan'izany ny scaling amin'ny ampahatelony sy ny fihodinana amin'ny 0°, 60°, −60°, ary 0°. Averina miverimberina ity dingana ity mba hahazoana ireo singa manaraka Ki (2 ≤ i ≤ 5). Ny Sary 3a dia mampiseho dikan-teny dimy iteration amin'ny monopole Koch (ohatra, K5) miaraka amin'ny haavo h mitovy amin'ny 6 cm, fa ny halavany manontolo dia omena amin'ny alàlan'ny raikipohy l = h ·(4/3) 5 = 25.3 cm. Antenne dimy mifanaraka amin'ny dingana dimy voalohany amin'ny fiolahana Koch no efa tratra (jereo ny Sary 3a). Samy mampiseho ny andrana sy ny angon-drakitra fa afaka manatsara ny fahombiazan'ny monopole nentim-paharazana ny monopole fractal Koch (jereo ny Sary 3b). Izany dia manondro fa mety ho azo atao ny "manamaivana" ny antenne fractal, ahafahan'izy ireo mifanaraka amin'ny habeny kely kokoa sady mitazona ny fahombiazana mahomby.
sary 3
Ny Sary 4a dia mampiseho antenne fractal mifototra amin'ny andiana Cantor, izay ampiasaina hamolavolana antenne wideband ho an'ny fampiharana fanangonam-angovo. Ny toetra miavaka amin'ny antenne fractal izay mampiditra resonance mifanila maromaro dia ampiasaina mba hanomezana bandwidth midadasika kokoa noho ny antenne mahazatra. Araka ny aseho amin'ny Sary 1a, ny famolavolana ny andiana fractal Cantor dia tena tsotra: ny tsipika mahitsy voalohany dia adika ary zaraina ho fizarana telo mitovy, izay esorina ny fizarana afovoany; avy eo dia ampiharina miverimberina amin'ireo fizarana vao noforonina io dingana io. Averimberina ireo dingana iteration fractal mandra-pahatongan'ny bandwidth antenne (BW) 0.8–2.2 GHz (izany hoe, 98% BW). Ny Sary 4 dia mampiseho sarin'ny prototype antenne vita (Sary 4a) sy ny coefficient reflection input (Sary 4b).
sary 4
Ny Sary 5 dia manome ohatra bebe kokoa amin'ny antenne fractal, anisan'izany ny antenne monopole mifototra amin'ny Hilbert curve, ny antenne microstrip patch miorina amin'ny Mandelbrot, ary ny fractal patch nosy Koch (na "snowflake").
sary 5
Farany, ny Sary 6 dia mampiseho ny fandaminana fractal samihafa amin'ny singa array, anisan'izany ny Sierpinski carpet planar arrays, Cantor ring arrays, Cantor linear arrays, ary fractal trees. Ireo fandaminana ireo dia ilaina amin'ny famoronana sparse arrays sy/na hahazoana fahombiazana multi-band.
sary 6
Raha te hahafantatra bebe kokoa momba ny antenne ianao dia tsidiho:
Fotoana fandefasana: 26 Jolay 2024
