I. Fampidirana
Fractals dia zavatra matematika izay mampiseho toetra mitovy amin'ny mizana samihafa. Midika izany fa rehefa zoom in / out amin'ny endrika fractal ianao, ny ampahany tsirairay dia mitovy amin'ny manontolo; izany hoe miverimberina amin'ny haavon'ny fampitomboana samihafa ny lamina na rafitra geometrika mitovy (jereo ny ohatra fractal amin'ny sary 1). Ny ankamaroan'ny fractals dia manana endrika saro-takarina, amin'ny antsipiriany ary sarotra tsy manam-petra.
sary 1
Ny foto-kevitry ny fractal dia nampidirin'ny mpahay matematika Benoit B. Mandelbrot tamin'ny taona 1970, na dia azo jerena amin'ny asan'ny mpahay matematika maro aza ny niandohan'ny jeometria fractal, toa an'i Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915). ), Julia (1918), Fatou (1926), ary Richardson (1953).
Benoit B. Mandelbrot dia nandinika ny fifandraisana misy eo amin'ny fractals sy ny natiora tamin'ny fampidirana karazana fractals vaovao mba hanahafana ireo rafitra sarotra kokoa, toy ny hazo, tendrombohitra, ary morontsiraka. Izy no namorona ny teny hoe "fractal" avy amin'ny teny latinina hoe "fractus", midika hoe "tapaka" na "tapaka", izany hoe voaforona sombin-javatra tapaka na tsy ara-dalàna, mba hamaritana ireo endrika geometrika tsy ara-dalàna sy mizarazara izay tsy azo sokajiana amin'ny géométrie Euclidean nentim-paharazana. Fanampin'izany, namolavola modely matematika sy algorithm izy amin'ny famoronana sy fandalinana ny fractals, izay nitarika ny famoronana ny andian-dahatsoratra malaza Mandelbrot, izay angamba no endrika fractal malaza indrindra sy mahavariana amin'ny endrika sarotra sy miverimberina tsy misy farany (jereo ny sary 1d).
Tsy vitan'ny hoe nisy fiantraikany teo amin'ny matematika ny asan'i Mandelbrot, fa nampiharina tamin'ny sehatra isan-karazany toy ny fizika, sary informatika, biolojia, toekarena ary zavakanto. Raha ny marina, noho ny fahaizany mamolavola sy maneho rafitra sarotra sy mitovy amin'ny tena, ny fractals dia manana fampiharana vaovao maro amin'ny sehatra samihafa. Ohatra, izy ireo dia nampiasaina betsaka amin'ireto faritra fampiharana manaraka ireto, izay ohatra vitsivitsy amin'ny fampiharana azy ireo:
1. Sarimihetsika sy sarimiaina amin'ny ordinatera, mamorona tontolo voajanahary, hazo, rahona, ary haingon-trano tena izy;
2. Teknolojia famatrarana data mba hampihenana ny haben'ny rakitra nomerika;
3. Fanodinana sary sy famantarana, fakana ireo endri-javatra avy amin'ny sary, fitadiavana lamina, ary fanomezana fomba famoretana sy fanamboarana sary mahomby;
4. Biolojia, mamaritra ny fitomboan'ny zavamaniry sy ny fandaminana ny neurons ao amin'ny atidoha;
5. Teoran'ny Antenna sy metamaterials, mamolavola antenne compact/multi-band sy metasurfaces vaovao.
Amin'izao fotoana izao, ny géométrie fractal dia manohy mitady fampiasana vaovao sy zava-baovao amin'ny taranja siantifika, zavakanto ary teknolojia isan-karazany.
Amin'ny teknolojia elektromagnetika (EM), ny endrika fractal dia tena ilaina amin'ny fampiharana izay mitaky fanamafisam-peo, manomboka amin'ny antenne ka hatramin'ny metamaterial sy ny freques selective surfaces (FSS). Ny fampiasana géométrie fractal amin'ny antenne mahazatra dia mety hampitombo ny halavany elektrônika, ka hampihena ny haben'ny rafitra resonant amin'ny ankapobeny. Ho fanampin'izany, ny toetra mitovy amin'ny endrika fractal dia mahatonga azy ireo ho tonga lafatra amin'ny fanatanterahana ny rafitra resonant multi-band na broadband. Ny fahaiza-manaon'ny fractals raiki-tampisaka dia mahasarika indrindra amin'ny famolavolana taratra, antenne array phased, absorbers metamaterial ary metasurfaces ho an'ny fampiharana isan-karazany. Raha ny tena marina, ny fampiasana singa kely indrindra dia mety hitondra tombony maro, toy ny fampihenana ny fifamatorana na ny fahafahana miasa miaraka amin'ny array misy elanelana kely dia kely, ka miantoka ny fahombiazan'ny scanning sy ny haavon'ny fahamarinan-toerana ambony kokoa.
Noho ireo antony voalaza etsy ambony ireo, ny antenne fractal sy ny metasurfaces dia maneho sehatra fikarohana roa mahavariana amin'ny sehatry ny electromagnetika izay nahasarika ny sain'ny maro tato anatin'ny taona vitsivitsy. Ireo foto-kevitra roa ireo dia manolotra fomba tokana hanodinana sy hifehezana ny onjam-peo elektromagnetika, miaraka amin'ny fampiharana maro isan-karazany amin'ny fifandraisana tsy misy tariby, rafitra radar ary fahatsapana. Ny fananana mitovy amin'izy ireo dia mamela azy ireo ho kely amin'ny habeny ary mitazona valiny elektromagnetika tena tsara. Ity fahamatorana ity dia mahasoa indrindra amin'ny fampiharana voafetra amin'ny habaka, toy ny fitaovana finday, marika RFID, ary rafitra aerospace.
Ny fampiasana antenne fractal sy metasurfaces dia mety hanatsara ny fifandraisana tsy misy tariby, sary ary rafi-radar, satria ahafahan'izy ireo fitaovana matanjaka sy avo lenta miaraka amin'ny fiasa nohatsaraina. Ho fanampin'izay, ny géométrie fractal dia mihamitombo hatrany amin'ny famolavolana sensor microwave ho an'ny diagnostika ara-materialy, noho ny fahaizany miasa amin'ny tarika matetika sy ny fahafahany mi-miniaturize. Ny fikarohana mitohy amin'ireo sehatra ireo dia manohy mikaroka ireo endrika vaovao, fitaovana ary teknika fanamboamboarana mba hahatanteraka ny fahaizany.
Ity lahatsoratra ity dia mikendry ny hijery ny fikarohana sy ny fandrosoan'ny fampiharana ny antenne fractal sy ny metasurfaces ary ny fampitahana ireo antena sy metasurfaces mifototra amin'ny fractal efa misy, manasongadina ny tombony sy ny fetrany. Farany, atolotra ny famakafakana feno momba ny tara-pahazavana sy singa metamaterial, ary resahina ny fanamby sy ny fivoaran'ireo rafitra electromagnetika ireo.
2. FractalAntennasinga
Ny hevitra ankapobeny momba ny fractals dia azo ampiasaina hamolavola singa antenne exotic izay manome fampisehoana tsara kokoa noho ny antena mahazatra. Ny singa antenne fractal dia mety ho kely ny habeny ary manana fahaiza-manao maro-band sy/na broadband.
Ny famolavolan'ny antenna fractal dia ny famerimberenana ireo lamina geometrika manokana amin'ny mizana samihafa ao anatin'ny firafitry ny antenne. Ity lamina mitovitovy amin'ny tena ity dia ahafahantsika mampitombo ny halavan'ny antenne amin'ny habaka ara-batana voafetra. Ho fanampin'izay, ny radiator fractal dia afaka mahatratra tarika marobe satria ny ampahany samihafa amin'ny antenne dia mitovy amin'ny mizana samihafa. Noho izany, ny singa antenna fractal dia mety ho compact sy multi-band, manome fandrakofana matetika kokoa noho ny antena mahazatra.
Ny foto-kevitry ny antenna fractal dia azo tsapaina hatramin'ny faramparan'ny taona 1980. Tamin'ny 1986, Kim sy Jaggard dia naneho ny fampiharana ny fitovizan-tena fractal amin'ny synthesis array antenne.
Tamin'ny taona 1988, i Nathan Cohen, mpahay fizika, dia nanangana ny antena singa fractal voalohany eran-tany. Nanolo-kevitra izy fa amin'ny fampidirana ny géométrie mitovy amin'ny tena ao amin'ny firafitry ny antenne, dia azo hatsaraina ny fahaiza-manaony sy ny fanamafisam-peo. Tamin'ny 1995, Cohen dia niara-nanorina ny Fractal Antenna Systems Inc., izay nanomboka nanome vahaolana antenna mifototra amin'ny fractal ara-barotra voalohany eran-tany.
Tamin'ny tapaky ny taona 1990, Puente et al. dia naneho ny fahaizan'ny fractals maromaro mampiasa ny monopole sy dipole an'i Sierpinski.
Hatramin'ny asan'i Cohen sy Puente, ny tombontsoa azo avy amin'ny antenne fractal dia nahasarika ny sain'ny mpikaroka sy ny injeniera amin'ny sehatry ny fifandraisan-davitra, izay nitarika ho amin'ny fikarohana bebe kokoa sy ny fampandrosoana ny teknolojia antenne fractal.
Amin'izao fotoana izao, ny antenne fractal dia ampiasaina betsaka amin'ny rafi-pifandraisana 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, misy tarika maro, ary tena mahomby, ka mahatonga azy ireo ho mety amin'ny fitaovana sy tambajotra tsy misy finday isan-karazany.
Ireto tarehimarika manaraka ireto dia mampiseho antenne fractal mifototra amin'ny endrika fractal fanta-daza, izay ohatra vitsivitsy monja amin'ireo fanamafisana isan-karazany resahina ao amin'ny literatiora.
Amin'ny ankapobeny, ny sary 2a dia mampiseho ny monopole Sierpinski natolotra tao Puente, izay afaka manome asa maromaro. Ny telozoro Sierpinski dia miforona amin'ny fanesorana ny telozoro mivadika afovoany amin'ny telozoro lehibe, araka ny aseho amin'ny sary 1b sy sary 2a. Ity dingana ity dia mamela telozoro telo mitovy amin'ny rafitra, samy manana ny halavan'ny lafiny iray amin'ny antsasaky ny telozoro voalohany (jereo ny sary 1b). Ny fomba fanalana mitovy dia azo averina ho an'ireo telozoro sisa. Noho izany, ny tsirairay amin'ireo ampahany lehibe telo dia mitovy tanteraka amin'ny zavatra iray manontolo, fa avo roa heny ny ampahany, sy ny sisa. Noho ireo fitoviana manokana ireo, i Sierpinski dia afaka manome fehin-kibo maromaro satria mitovy ny ampahany amin'ny antenne amin'ny mizana samihafa. Araka ny aseho amin'ny sary 2, ny monopole Sierpinski natolotra dia miasa amin'ny tarika 5. Dia hita fa ny tsirairay amin'ireo dimy sub-gaskets (boribory rafitra) ao amin'ny Figure 2a dia dika mitovy amin'ny rafitra iray manontolo, ka manome dimy isan-karazany ny fandrefesana fandrefesana, araka ny hita ao amin'ny fampidirana fisaintsainana coefficient ao amin'ny Figure 2b. Ny tarehimarika ihany koa dia mampiseho ny masontsivana mifandraika amin'ny tarika matetika, anisan'izany ny sandan'ny fn (1 ≤ n ≤ 5) amin'ny sanda kely indrindra amin'ny fatiantoka miverina (Lr), ny bandwidth (Bwidth), ary ny tahan'ny matetika eo anelanelan'ny. tarika roa mifanakaiky (δ = fn +1/fn). Ny sary 2b dia mampiseho fa ny tadin'ny monopole Sierpinski dia logaritma ara-potoana amin'ny alàlan'ny lafin'ny 2 (δ ≅ 2), izay mifanitsy amin'ny anton-javatra mitovitovy amin'ny rafitra mitovy amin'ny endrika fractal.
sary 2
Ny sary 3a dia mampiseho antenne tariby lava kely mifototra amin'ny curve fractal Koch. Ity antenne ity dia atolotra hanehoana ny fomba hitrandrahana ny fananana famenoana habakabaka amin'ny endrika fractal mba hamolavolana antena kely. Raha ny marina, ny fampihenana ny haben'ny antenne no tanjona faratampony amin'ny fampiharana marobe, indrindra fa ireo mifandray amin'ny terminal finday. Ny monopole Koch dia noforonina tamin'ny fampiasana ny fomba fananganana fractal aseho amin'ny sary 3a. Ny voalohany K0 dia monopole mahitsy. Ny fanodinkodinana manaraka K1 dia azo amin'ny alalan'ny fampiharana ny fiovan'ny fitoviana amin'ny K0, ao anatin'izany ny fanamafisam-peo amin'ny ampahatelony ary ny fihodinana amin'ny 0°, 60°, −60°, ary 0°. Ity dingana ity dia miverimberina mba hahazoana ireo singa manaraka Ki (2 ≤ i ≤ 5). Ny sary 3a dia mampiseho dikan-teny dimy miverimberina amin'ny monopole Koch (izany hoe, K5) miaraka amin'ny haavony h mitovy amin'ny 6 sm, fa ny halavany manontolo dia omena amin'ny formula l = h ·(4/3) 5 = 25,3 cm. Antenna dimy mifanandrify amin'ireo fivezivezena dimy voalohany amin'ny curve Koch no efa tanteraka (jereo ny sary 3a). Ny fanandramana sy ny angon-drakitra dia mampiseho fa ny monopole fractal Koch dia afaka manatsara ny fahombiazan'ny monopole nentim-paharazana (jereo ny sary 3b). Midika izany fa mety ho azo atao ny "manalefaka" ny antenne fractal, ahafahan'izy ireo miditra amin'ny boky kely kokoa ary mitazona ny fahombiazany.
sary 3
Ny sary 4a dia mampiseho antenne fractal mifototra amin'ny seta Cantor, izay ampiasaina amin'ny famolavolana antenne wideband ho an'ny fampiharana fijinjana angovo. Ny fananana tsy manam-paharoa amin'ny antenna fractal izay mampiditra resonance maromaro mifanakaiky dia trandrahana mba hanomezana bandwidth midadasika kokoa noho ny antenne mahazatra. Araka ny asehon'ny sary 1a, ny famolavolana ny seta fractal Cantor dia tena tsotra: ny tsipika mahitsy voalohany dia adika ary mizara ho fizarana telo mitovy, izay nesorina ny ampahany afovoany; ny dingana mitovy dia ampiharina amin'ny ampahany vao novokarina. Averina ny dingana famerimberenana fractal mandra-pahatongan'ny bandwidth antenne (BW) 0.8–2.2 GHz (izany hoe 98% BW). Ny sary 4 dia mampiseho ny sarin'ny prototype antenne efa azo (sary 4a) sy ny coefficient fisaintsainana fampidirana azy (sary 4b).
sary 4
Ny sary 5 dia manome ohatra bebe kokoa momba ny antenne fractal, ao anatin'izany ny antenne monopole miorina amin'ny curve Hilbert, antenne patch microstrip miorina ao Mandelbrot, ary ny nosy Koch (na "snowflake") paty fractal.
sary 5
Farany, ny sary 6 dia mampiseho ny firafitry ny fractal isan-karazany, anisan'izany ny Sierpinski carpet planar arrays, Cantor ring arrays, Cantor linear arrays, ary ny hazo fractal. Ireo fandaharana ireo dia ilaina amin'ny famoronana arrays kely sy/na fanatrarana fampisehoana tarika maro.
sary 6
Raha te hahalala bebe kokoa momba ny antenne dia tsidiho azafady:
Fotoana fandefasana: Jul-26-2024
