Антенны тойм: Фрактал метаболон гадаргуу ба антенны дизайны тойм

Фрактал геометрийн гарал үүслийг Кантор (1870), фон Кох (1904), Сиерпински (1915) зэрэг олон математикчдийн өмнөх бүтээлээс улбаатай ч 1970-аад онд математикч Бенуа Б.Манделброт фракталын тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн. ), Жулиа (1918), Фату (1926), Ричардсон (1953).
Бенуа Б.Манделброт мод, уулс, далайн эргийн шугам гэх мэт илүү төвөгтэй бүтцийг дуурайхын тулд шинэ төрлийн фракталуудыг нэвтрүүлж, фрактал ба байгаль хоёрын хоорондын хамаарлыг судалжээ. Тэрээр уламжлалт Евклидийн геометрээр ангилах боломжгүй жигд бус, тасархай геометрийн дүрсийг дүрслэхийн тулд "эвдэрсэн" эсвэл "хугарсан" гэсэн утгатай, өөрөөр хэлбэл хугарсан эсвэл жигд бус хэсгүүдээс бүрдсэн "фрактал" гэсэн утгатай "фрактал" гэсэн үгийг Латин хэлний "фрактус" гэсэн үгнээс гаргаж авсан. Нэмж дурдахад тэрээр фракталуудыг үүсгэх, судлах математик загвар, алгоритмуудыг боловсруулсан нь алдарт Манделбротын багцыг бүтээхэд хүргэсэн бөгөөд энэ нь магадгүй хамгийн алдартай, үзэгдэхүйц сэтгэл татам нарийн төвөгтэй, хязгааргүй давтагдах хэв маяг бүхий фрактал хэлбэр юм (Зураг 1d-г үзнэ үү).
Манделбротын бүтээл нь зөвхөн математикт нөлөөлсөн төдийгүй физик, компьютер график, биологи, эдийн засаг, урлаг зэрэг янз бүрийн салбарт хэрэглэгдэхүүнтэй. Үнэн хэрэгтээ, нарийн төвөгтэй, өөртэйгөө төстэй бүтцийг загварчлах, төлөөлөх чадварынхаа ачаар фракталууд янз бүрийн салбарт олон тооны шинэлэг хэрэглээтэй байдаг. Жишээлбэл, тэдгээрийг дараахь хэрэглээний талбаруудад өргөнөөр ашигласан бөгөөд энэ нь өргөн хэрэглээний цөөн хэдэн жишээ юм.
1. Бодит, үзэмжтэй байгалийн ландшафт, мод, үүл, бүтэц бий болгох компьютер график, хөдөлгөөнт дүрс;
2. Дижитал файлын хэмжээг багасгах өгөгдөл шахах технологи;
3. Зураг, дохиог боловсруулах, зургаас онцлогийг гаргаж авах, хэв маягийг илрүүлэх, дүрсийг шахах, сэргээх үр дүнтэй аргуудаар хангах;
4. Тархины мэдрэлийн эсүүдийн зохион байгуулалт, ургамлын өсөлтийг дүрсэлсэн биологи;
5. Антенны онол ба метаматериал, авсаархан/олон зурваст антенн болон шинэлэг мета гадаргуугийн дизайн.
Одоогийн байдлаар фрактал геометр нь шинжлэх ухаан, урлаг, технологийн янз бүрийн салбарт шинэ, шинэлэг хэрэглээг олж авсаар байна.
Цахилгаан соронзон (EM) технологийн хувьд фрактал хэлбэрүүд нь антеннаас метаматериал, давтамжийн сонгомол гадаргуу (FSS) хүртэл жижигрүүлэх шаардлагатай програмуудад маш их хэрэгтэй байдаг. Уламжлалт антеннуудад фрактал геометрийг ашиглах нь тэдгээрийн цахилгааны уртыг нэмэгдүүлж, улмаар резонансын бүтцийн нийт хэмжээг багасгадаг. Нэмж дурдахад, фрактал хэлбэрийн ижил төстэй шинж чанар нь тэдгээрийг олон зурваст эсвэл өргөн зурвасын резонансын бүтцийг хэрэгжүүлэхэд тохиромжтой болгодог. Фракталуудын төрөлхийн жижигрүүлэх чадвар нь янз бүрийн хэрэглээнд зориулагдсан тусгал, үе шаттай массив антен, метаматериал шингээгч, мета гадаргуугийн дизайн хийхэд онцгой анхаарал татдаг. Үнэн хэрэгтээ маш жижиг массивын элементүүдийг ашиглах нь харилцан уялдаа холбоог багасгах эсвэл элемент хоорондын зай багатай массивтай ажиллах зэрэг хэд хэдэн давуу талтай бөгөөд ингэснээр сканнерийн сайн гүйцэтгэл, өнцгийн тогтвортой байдлыг хангах болно.
Дээр дурьдсан шалтгааны улмаас фрактал антен ба мета гадаргуу нь сүүлийн жилүүдэд олны анхаарлыг татсан цахилгаан соронзон судлалын хоёр сонирхолтой судалгааны чиглэлийг төлөөлдөг. Энэ хоёр үзэл баримтлал нь утасгүй холбоо, радарын систем, мэдрэгч зэрэгт өргөн хүрээний хэрэглээ бүхий цахилгаан соронзон долгионыг удирдах, удирдах өвөрмөц аргыг санал болгодог. Тэдний ижил төстэй шинж чанарууд нь маш сайн цахилгаан соронзон хариу үйлдэл үзүүлэхийн зэрэгцээ жижиг хэмжээтэй байх боломжийг олгодог. Энэхүү авсаархан байдал нь хөдөлгөөнт төхөөрөмж, RFID шошго, сансрын систем зэрэг орон зайн хязгаарлагдмал хэрэглээнд онцгой давуу талтай юм.
Фрактал антен болон мета гадаргуугийн хэрэглээ нь утасгүй холбоо, дүрслэл, радарын системийг сайжруулах боломжтой бөгөөд тэдгээр нь сайжруулсан ажиллагаатай авсаархан, өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийг идэвхжүүлдэг. Нэмж дурдахад фрактал геометр нь олон давтамжийн зурваст ажиллах чадвартай, жижигрүүлэх чадвартай тул материалын оношлогоонд зориулж богино долгионы мэдрэгчийг зохион бүтээхэд улам бүр ашиглагдаж байна. Эдгээр чиглэлээр үргэлжилж буй судалгаанууд нь шинэ загвар, материал, үйлдвэрлэлийн техникийг бүрэн боломжоо хэрэгжүүлэхийн тулд үргэлжлүүлэн судалж байна.
Энэхүү баримт бичиг нь фрактал антенн болон мета гадаргуугийн судалгаа, хэрэглээний явцыг тоймлон үзэх, одоо байгаа фрактал дээр суурилсан антенн болон мета гадаргууг харьцуулах, тэдгээрийн давуу тал, хязгаарлалтыг тодруулах зорилготой юм. Төгсгөлд нь шинэлэг тусгал болон метаматериал нэгжүүдийн цогц дүн шинжилгээг танилцуулж, эдгээр цахилгаан соронзон бүтцэд тулгарч буй бэрхшээл, ирээдүйн хөгжлийн талаар ярилцав.