matua

Te Arotake Antenna: He Arotakenga mo nga Mata-a-Kiwa me te Hoahoa Antenna

I. Kupu Whakataki
Ko nga Fractals he mea pangarau e whakaatu ana i nga ahuatanga rite-whaiaro ki nga tauine rereke. Ko te tikanga ka topa ki roto/whakaputa i te ahua hautau, he rite tonu te ahua o ia wahanga ki te katoa; ara, ko nga tauira ahuahanga rite ranei nga hanganga ka tukurua i nga taumata whakanui rereke (tirohia nga tauira hautau i te Whakaahua 1). Ko te nuinga o nga hauwhata he ahua uaua, he taipitopito, he tino uaua.

Tauira Hatau

ahua 1

Na Benoit B. Mandelbrot te tohunga pangarau i whakauru mai te ariā o te haurau i te tekau tau atu i 1970, ahakoa ko te takenga mai o te ahua o te haurau ka hoki mai ki nga mahi o mua a te maha o nga tohunga pangarau, penei i a Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915). ), Julia (1918), Fatou (1926), me Richardson (1953).
I rangahau a Benoit B. Mandelbrot i te hononga i waenga i te haurua me te taiao ma te whakauru i nga momo haurau hou hei whakatauira i nga hanganga uaua ake, penei i nga rakau, nga maunga, me nga takutai moana. I hangaia e ia te kupu "fractal" mai i te kupu kupu Latin "fractus", te tikanga "pakaru" ranei "pakaru", ara he mea tito he wahanga pakaru, he korikori ranei, hei whakaahua i nga ahua hangahanga kopikopiko me te kowhatu e kore e taea te whakarōpūtia e te ahuahanga Euclidean tuku iho. I tua atu, i whakawhanakehia e ia nga tauira pangarau me nga algorithms mo te whakaputa me te ako i nga hautau, i puta ai te hanganga o te huinga rongonui o Mandelbrot, koinei pea te ahua tino rongonui me te tino ataahua ki te titiro me nga tauira uaua me te whakahou mutungakore (tirohia te Whakaahua 1d).
Ko nga mahi a Mandelbrot ehara i te mea i whai paanga ki te pangarau anake, engari he tono ano ki nga momo waahi pera i te ahupūngao, whakairoiro rorohiko, koiora, ohaoha, me nga mahi toi. Inaa, na to raatau kaha ki te whakatauira me te tohu i nga hanganga uaua me te rite ki a ia ano, he maha nga mahi auaha a te fractals ki nga momo mara. Hei tauira, kua whakamahia nuitia i roto i nga waahanga tono e whai ake nei, he tauira noa iho o ta raatau tono whanui:
1. Whakairoiro rorohiko me te hākoritanga, e whakaputa ana i nga whenua taiao, rakau, kapua, me nga kakano;
2. Ko te hangarau taapiri raraunga hei whakaiti i te rahi o nga konae mamati;
3. Tukatuka whakaahua me te tohu, te tango i nga ahuatanga mai i nga whakaahua, te kimi tauira, me te whakarato i nga tikanga taapiri whakaahua me te hanga ano;
4. Koiora, e whakaahua ana i te tipu o nga tipu me te whakaritenga o nga neurons i roto i te roro;
5. Antenna ariā me metamaterials, hoahoa pūihi kiato/maha-ropu me te metasurfaces auaha.
I tenei wa, kei te haere tonu te hangahanga fractal ki nga whakamahinga hou me nga mahi auaha i roto i nga momo marautanga putaiao, toi me te hangarau.
I roto i te hangarau electromagnetic (EM), he tino whai hua nga ahua hautau mo nga tono e hiahia ana ki te whakaiti iti, mai i nga antennas ki nga metamaterial me nga papa whiriwhiri auau (FSS). Ma te whakamahi i te ahuahanga fractal i roto i nga antenna tikanga ka nui ake te roa o te hiko, na reira ka whakaiti i te rahi o te hanganga orooro. I tua atu, ko te ahua rite-whaiaro o nga ahua hautau e pai ana mo te mohio ki nga hanganga resonant maha-ropu, aunui ranei. He mea tino ataahua te kaha o te whakakoi iti o nga whatukuhu mo te hoahoa i nga whakaata whakaata, i nga antenna hurangi, i nga kaihoroi metamaterial me nga papaapapa mo nga momo tono. Inaa, ma te whakamahi i nga huānga huinga iti ka nui ake nga painga, penei i te whakaiti i te hono tahi me te kaha ki te mahi me nga huānga he iti rawa te mokowhiti huānga, na reira ka pai te mahi matawai me nga taumata teitei ake o te pumau.
Mo nga take kua whakahuahia i runga ake nei, ko nga antenna fractal me nga metasurfaces e tohu ana i nga waahanga rangahau e rua i roto i te mara o te hikohiko kua aro nui ki nga tau tata nei. Ko nga ariā e rua e tuku ana i nga huarahi ahurei ki te raweke me te whakahaere i nga ngaru hiko, me te whānuitanga o nga tono i roto i nga whakawhitiwhiti ahokore, nga punaha radar me te rongo. Ko o raatau ahuatanga rite-whaiaro ka taea e raatau te iti i te rahi me te pupuri i te urupare hiko pai. He pai rawa atu tenei hangai i roto i nga tono mokowhiti, penei i nga taputapu pūkoro, nga tohu RFID, me nga punaha aerospace.
Ko te whakamahi i nga antenna fractal me nga metasurfaces ka kaha ki te whakapai ake i nga whakawhitiwhiti ahokore, te whakaahua whakaahua, me nga punaha radar, na te mea ka taea e ratou nga taputapu kiato, teitei te mahi me te mahi pai ake. I tua atu, kei te kaha haere te whakamahi i te ahuahanga fractal i roto i te hoahoa o nga miihini ngaruiti mo te tirotiro i nga rawa, na tona kaha ki te mahi i roto i nga roopu auau maha me tona kaha ki te iti. Kei te haere tonu te rangahau i enei waahi ki te tuhura i nga hoahoa hou, nga rawa, me nga tikanga tito ki te whakatutuki i o raatau kaha.
Ko te whainga o tenei pepa ki te arotake i te rangahau me te ahunga whakamua o nga antenna fractal me nga metasurfaces, me te whakatairite i nga antenna me nga mata-a-waahanga o naianei, me te whakaatu i o raatau painga me o raatau herenga. Ka mutu, ka whakaatuhia he tātaritanga matawhānui o nga whakaata whakaata auaha me nga waeine metamaterial, ka korerohia nga wero me nga whanaketanga a meake nei o enei hanganga hiko.

2. HatauAntennaHuānga
Ka taea te whakamahi i te ariā whaanui o te fractals ki te hoahoa i nga huānga antenna tawahi e pai ake ai te mahi atu i nga antenna tikanga. He iti noa te rahi o nga huānga antenna fractal, a, he maha-ropu-maha, he kaha-a-whanui ranei.
Ko te hoahoa o nga antenna fractal he whakahoki ano i nga tauira ahuahanga motuhake ki nga unahi rereke i roto i te hanganga antenna. Ma tenei tauira rite-whaiaro ka taea e tatou te whakanui ake i te roanga o te antenna i roto i te waahi tinana iti. I tua atu, ka taea e nga radiator fractal te whakatutuki i nga roopu maha na te mea he rite nga waahanga rereke o te antenna ki a raatau ano i nga tauine rereke. Na reira, ka taea e nga huānga antenna fractal te kiato me te roopu-maha, e whakarato ana i te whanui whanui atu i nga antenna tikanga.
Ko te ariā o nga antenna fractal ka taea te hoki mai ki te mutunga o te 1980s. I te tau 1986, i whakaatu a Kim raua ko Jaggard i te whakamahinga o te ahua rite-whaiaro i roto i te whakahiato huinga antenna.
I te tau 1988, i hangaia e te tohunga ahupūngao a Nathan Cohen te antenna huānga hautanga tuatahi o te ao. I whakaarohia e ia ma te whakauru i te ahua ahua-whaiaro ki roto i te anga antenna, ka taea te whakapai ake i te mahi me te kaha o te iti. I te tau 1995, i whakatuu tahi a Cohen i te Fractal Antenna Systems Inc., i timata ki te whakarato i nga otinga antenna-antenna arumoni tuatahi o te ao.
I waenganui i nga tau 1990, ko Puente et al. i whakaatu i te kaha o te roopu-maha o te haurua ma te whakamahi i te monopole me te dipole a Sierpinski.
Mai i nga mahi a Cohen raua ko Puente, ko nga painga o nga antenna fractal kua tino aro mai nga kairangahau me nga miihini i roto i te waahi o te whakawhitiwhiti korero, e ahu atu ana ki te torotoro haere me te whakawhanaketanga o te hangarau antenna fractal.
I enei ra, ka whakamahia nuitia nga antenna fractal i roto i nga punaha whakawhitiwhiti ahokore, tae atu ki nga waea pūkoro, nga pouara Wi-Fi, me nga korero amiorangi. Inaa, he iti, he roopu-maha, he tino pai nga antenna fractal, e pai ana mo nga momo taputapu ahokore me nga whatunga.
Ko nga whika e whai ake nei e whakaatu ana i etahi antenna fractal e ahu mai ana i nga ahua pakaru rongonui, he tauira noa iho o nga momo whirihoranga i korerohia i roto i nga tuhinga.
Ko te ahua 2a e whakaatu ana i te Sierpinski monopole i whakaarohia i Puente, e kaha ana ki te whakarato i nga mahi roopu-maha. Ka hangahia te tapatoru Sierpinski ma te tango i te tapatoru hurihuri pokapū mai i te tapatoru matua, penei i te Whakaahua 1b me te Whakaahua 2a. Ko tenei tukanga ka waiho kia toru nga tapatoru riterite ki runga i te hanganga, he haurua te roa o ia taha o te tapatoru timatanga (tirohia te Whakaahua 1b). Ka taea ano te mahi tangohanga mo nga tapatoru e toe ana. No reira, he rite tonu ia o ona wahanga matua e toru ki te mea katoa, engari kia rua nga wahanga, me era atu. Na enei ahuatanga motuhake, ka taea e Sierpinski te whakarato i nga roopu auau maha na te mea he rite nga waahanga rereke o te antenna ki a raatau i nga tauine rereke. Ka rite ki te Whakaaturanga 2, ko te Sierpinski monopole e whakaarohia ana e mahi ana i roto i nga roopu e 5. Ka taea te kite ko ia o nga taarua iti e rima (hanganga porowhita) i te Whakaahua 2a he putanga tauine o te hanganga katoa, na reira e whakarato ana i nga roopu auau whakahaere e rima, pera me te whakaatu i te whakarea whakaata whakauru i te Whakaahua 2b. Ka whakaatu hoki te whika i nga tawhā e pa ana ki ia roopu auau, tae atu ki te uara auau fn (1 ≤ n ≤ 5) i te uara iti rawa o te ngaronga whakahoki whakaurunga ine (Lr), te bandwidth whanaunga (Bwidth), me te tauwehenga auau i waenga. e rua nga roopu auau tata (δ = fn +1/fn). Ko te Whakaahua 2b e whakaatu ana ko nga here o nga monopoles Sierpinski e mokowhiti ana i ia wa e te tauwehe o te 2 (δ ≅ 2), e rite ana ki te tauwehe tauine rite kei roto i nga hanganga rite i te ahua hautau.

2

ahua 2

Ko te Whakaahua 3a e whakaatu ana i tetahi antenna waea roa iti e ahu mai ana i te kopikopiko fractal Koch. Ka whakaarohia tenei antenna ki te whakaatu me pehea te whakamahi i nga ahuatanga whakakii mokowhiti o nga ahua hautau hei hoahoa i nga antenna iti. Inaa, ko te whakaiti i te rahi o nga antennas te tino whainga o te maha o nga tono, ina koa ko nga mea e pa ana ki nga waahanga waea. Ko te Koch monopole ka hangaia ma te whakamahi i te tikanga hanga whawhati e whakaatuhia ana i te Whakaahua 3a. Ko te whitinga tuatahi K0 he monopole tika. Ko te whitiwhitinga K1 e whai ake nei ka whiwhi ma te whakamahi i te huringa orite ki te K0, tae atu ki te whakatauine ma te hautoru me te hurihuri ma te 0°, 60°, −60°, me te 0°. Ka tukuruatia tenei tukanga kia whiwhi ai i nga huānga o muri mai Ki (2 ≤ i ≤ 5). Ko te Whakaatu 3a e whakaatu ana i te putanga e rima-tairanga o te Koch monopole (arā, K5) me te teitei h rite ki te 6 cm, engari ko te roa katoa e homai ana e te tauira l = h ·(4/3) 5 = 25.3 cm. E rima nga antenna e rite ana ki nga huringa tuatahi e rima o te pihi Koch kua tutuki (tirohia te Whakaahua 3a). Ko nga whakamatautau me nga raraunga e whakaatu ana ka taea e te Koch fractal monopole te whakapai ake i te mahi o te monopole tawhito (tirohia te Whakaahua 3b). E tohu ana tenei ka taea pea te "whakaiti" i nga antenna fractal, kia uru ki roto ki nga pukapuka iti me te pupuri i nga mahi pai.

3

ahua 3

Ko te Whakaahua 4a e whakaatu ana i tetahi antenna weriweri i runga i te huinga Cantor, e whakamahia ana hei hoahoa i tetahi antenna whanui mo nga tono hauhake hiko. Ko te taonga ahurei o nga antenna fractal e whakauru ana i nga resonances tata e whakamahia ana hei whakarato i te whanui whanui atu i nga antenna tikanga. E whakaatu ana i te Whakaahua 1a, he tino ngawari te hoahoa o te huinga fractal Cantor: ka kapehia te raina tika tuatahi ka wehea kia toru nga wahanga rite, ka tangohia mai i te wahanga o waenganui; ka tukuna ano taua tukanga ki nga waahanga hou i hangaia. Ka tukuruatia nga hikoi whitiwhiti hautau tae noa ki te whiwhinga antenna bandwidth (BW) o 0.8–2.2 GHz (arā, 98% BW). Ko te Whakaatu 4 e whakaatu ana i te whakaahua o te tauira antenna kua mahia (Whakaahua 4a) me tana whakarea whakaata whakauru (Whakaahua 4b).

4

ahua 4

Kei te Whakaatu 5 etahi atu tauira o nga antenna fractal, tae atu ki te antenna monopole e ahu mai ana i te pihi a Hilbert, te antenna papaki microstrip-a Mandelbrot, me te motu Koch ("snowflake") ranei.

5

ahua 5

Ka mutu, e whakaatu ana te Whakaahua 6 i nga whakatakotoranga hautau rereke o nga huānga huānga, tae atu ki nga huinga mahere whariki Sierpinski, nga rarangi mowhiti Cantor, rarangi raina Cantor, me nga rakau fractal. Ka whai hua enei whakaritenga mo te whakaputa i nga raupapa iti me te whakatutuki ranei i nga mahinga roopu-maha.

6

ahua 6

Hei ako atu mo nga antenna, tirohia:


Wā tuku: Hūrae-26-2024

Tikina Pepa Raraunga Hua