Lèirmheas Antenna: Lèirmheas air Fractal Metasurfaces agus Dealbhadh Antenna

Chaidh bun-bheachd fractals a thoirt a-steach leis an neach-matamataig Benoit B. Mandelbrot anns na 1970n, ged a dh’ fhaodar tùsan geoimeatraidh fractal a lorg air ais gu obair na bu thràithe aig mòran luchd-matamataig, leithid Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915). ), Julia (1918), Fatou (1926), agus Richardson (1953).
Rinn Benoit B. Mandelbrot sgrùdadh air a’ cheangal eadar fractals agus nàdar le bhith a’ toirt a-steach seòrsaichean ùra de fractals gus atharrais a dhèanamh air structaran nas iom-fhillte, leithid craobhan, beanntan, agus oirthirean. Chruthaich e am facal “fractal” bhon bhuadhair Laideann “fractus”, a’ ciallachadh “briste” no “briste”, ie air a dhèanamh suas de phìosan briste no neo-riaghailteach, gus cunntas a thoirt air cumaidhean geoimeatrach neo-riaghailteach agus sgapte nach gabh an seòrsachadh a rèir geoimeatraidh traidiseanta Euclidean. A bharrachd air an sin, leasaich e modalan matamataigeach agus algorithms airson a bhith a’ gineadh agus a ’sgrùdadh fractals, a lean gu cruthachadh an t-seata ainmeil Mandelbrot, is dòcha gur e seo an cumadh fractal as ainmeil agus as inntinniche le pàtrain iom-fhillte agus gun chrìoch (faic Figear 1d).
Chan e a-mhàin gu bheil obair Mandelbrot air buaidh a thoirt air matamataig, ach tha e cuideachd air a chleachdadh ann an grunn raointean leithid fiosaig, grafaigean coimpiutair, bith-eòlas, eaconamas agus ealain. Gu dearbh, air sgàth an comas air structaran iom-fhillte agus fèin-chosmhail a mhodail agus a riochdachadh, tha grunn thagraidhean ùr-ghnàthach aig fractals ann an grunn raointean. Mar eisimpleir, chaidh an cleachdadh gu farsaing anns na raointean tagraidh a leanas, a tha dìreach beagan eisimpleirean den iarrtas farsaing aca:
1. Grafaigean coimpiutair agus beòthalachd, a' cruthachadh seallaidhean-tìre nàdarra, craobhan, sgòthan agus inneach a tha fìor agus tarraingeach;
2. Teicneòlas teannachaidh dàta gus meud faidhlichean didseatach a lughdachadh;
3. Giullachd ìomhaighean is chomharran, a’ toirt a-mach feartan bho ìomhaighean, a’ lorg phàtranan, agus a’ toirt seachad dòighean èifeachdach airson teannachadh ìomhaigh agus ath-thogail;
4. Bith-eòlas, a 'toirt cunntas air fàs lusan agus eagrachadh neurons san eanchainn;
5. Teòiridh antenna agus meata-stuthan, a' dealbhadh antennas toinnte/ioma-chòmhlan agus uachdar-meata ùr-ghnàthach.
An-dràsta, tha geoimeatraidh fractal a’ leantainn air adhart a’ lorg chleachdaidhean ùra is ùr-ghnàthach ann an grunn chuspairean saidheansail, ealanta is teicneòlach.
Ann an teicneòlas electromagnetic (EM), tha cumaidhean fractal glè fheumail airson tagraidhean a dh’ fheumas miniaturization, bho antennas gu metamaterials agus uachdar roghnach tricead (FSS). Le bhith a’ cleachdadh geoimeatraidh fractal ann an antennas àbhaisteach faodaidh iad am fad dealain àrdachadh, agus mar sin a’ lughdachadh meud iomlan an structair athshondach. A bharrachd air an sin, tha an nàdar fèin-chosmhail de chumaidhean fractal gan dèanamh air leth freagarrach airson structaran athshondach ioma-chòmhlan no bann-leathann a thoirt gu buil. Tha na comasan miniaturization gnèitheach de fractals gu sònraichte tarraingeach airson a bhith a’ dealbhadh bhratan meòrachaidh, antennas sreath mean air mhean, absorbers metamaterial agus metasurfaces airson diofar thagraidhean. Gu dearbh, faodaidh grunn bhuannachdan a bhith ann le bhith a’ cleachdadh eileamaidean sreath glè bheag, leithid a bhith a’ lughdachadh co-luachadh a chèile no a bhith comasach air obrachadh le arrays le farsaingeachd eileamaidean glè bheag, mar sin a’ dèanamh cinnteach à coileanadh sganaidh math agus ìrean nas àirde de sheasmhachd ceàrnach.
Airson na h-adhbharan gu h-àrd, tha antennas fractal agus metasurfaces a 'riochdachadh dà raon rannsachaidh inntinneach ann an raon electromagnetics a tha air mòran aire a tharraing anns na bliadhnachan mu dheireadh. Tha an dà bhun-bheachd a’ tabhann dhòighean gun samhail airson tonnan electromagnetic a làimhseachadh agus smachd a chumail orra, le raon farsaing de thagraidhean ann an conaltradh gun uèir, siostaman radar agus mothachaidh. Tha na feartan fèin-chosmhail aca a’ leigeil leotha a bhith beag ann am meud fhad ‘s a chumas iad deagh fhreagairt electromagnetic. Tha an teannachadh seo gu sònraichte buannachdail ann an tagraidhean cuibhrichte le àite, leithid innealan gluasadach, tagaichean RFID, agus siostaman aerospace.
Tha comas aig cleachdadh antennas fractal agus metasurfaces leasachadh mòr a thoirt air conaltradh gun uèir, ìomhaighean, agus siostaman radar, leis gu bheil iad a’ comasachadh innealan teann, àrd-choileanaidh le comas-gnìomh nas fheàrr. A bharrachd air an sin, thathas a’ cleachdadh barrachd is barrachd geoimeatraidh fractal ann an dealbhadh mothachairean microwave airson breithneachadh stuthan, air sgàth a chomas a bhith ag obair ann am bannan ioma-tricead agus a chomas a bhith air a mhion-sgrùdadh. Tha rannsachadh leantainneach anns na raointean sin a’ leantainn air adhart a’ sgrùdadh dhealbhaidhean ùra, stuthan agus dòighean saothrachaidh gus an làn chomas a thoirt gu buil.
Tha am pàipear seo ag amas air ath-sgrùdadh a dhèanamh air adhartas rannsachaidh agus tagraidh antennas fractal agus uachdar-meatair agus coimeas a dhèanamh eadar antennas agus metasurfaces stèidhichte air fractal, a’ soilleireachadh na buannachdan agus na crìochan aca. Mu dheireadh, thathas a’ toirt seachad mion-sgrùdadh coileanta air ath-dhealbhan ùr-ghnàthach agus aonadan metamaterial, agus thathas a’ bruidhinn air na dùbhlain agus na leasachaidhean anns na structaran electromagnetic sin san àm ri teachd.