sehlooho

Tlhahlobo ea Antena: Tlhahlobo ea Fractal Metasurfaces le Moralo oa Antena

I. Selelekela
Li-fractal ke lintho tsa lipalo tse bonts'ang thepa e tšoanang ka litekanyo tse fapaneng. Sena se bolela hore ha u atametsa/utloa sebopehong sa fractal, karolo ka 'ngoe ea eona e shebahala e tšoana haholo le eona kaofela; ke hore, lipaterone kapa meaho e tšoanang ea jeometri e pheta-pheta maemong a fapaneng a ho holisa (sheba mehlala ea fractal ho Setšoantšo sa 1). Li-fractal tse ngata li na le libopeho tse rarahaneng, tse qaqileng le tse rarahaneng ka ho sa feleng.

Mohlala oa Fractal

setšoantšo sa 1

Khopolo ea li-fractal e hlahisitsoe ke setsebi sa lipalo Benoit B. Mandelbrot lilemong tsa bo-1970, leha tšimoloho ea geometry ea fractal e ka lateloa morao mosebetsing oa pejana oa litsebi tse ngata tsa lipalo, tse kang Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915), Julia (1918), Fatou (1926), le Richardson (1953).
Benoit B. Mandelbrot o ithutile kamano pakeng tsa di-fractal le tlhaho ka ho hlahisa mefuta e mecha ya di-fractal ho etsisa meaho e rarahaneng haholoanyane, jwalo ka difate, dithaba le mabopo a lewatle. O qapile lentswe "fractal" ho tswa ho lehlaodi la Selatine "fractus", le bolelang "robehileng" kapa "robehileng", ke hore, le entsweng ka dikotwana tse robehileng kapa tse sa tlwaelehang, ho hlalosa dibopeho tse sa tlwaelehang le tse arohaneng tsa jeometri tse ke keng tsa arolwa ka jeometri ya setso ya Euclidean. Ho phaella moo, o ntsheditse pele mehlala ya dipalo le di-algorithms bakeng sa ho hlahisa le ho ithuta di-fractal, tse ileng tsa lebisa ho thehweng ha sete e tummeng ya Mandelbrot, eo mohlomong e leng sebopeho sa fractal se tummeng ka ho fetisisa le se kgahlehang ka pono se nang le dipaterone tse rarahaneng le tse pheta-phetoang ka ho sa feleng (sheba Setshwantsho sa 1d).
Mosebetsi oa Mandelbrot ha oa ba le tšusumetso feela lipalo, empa hape o na le lits'ebetso mafapheng a fapaneng a kang fisiks, litšoantšo tsa khomphutha, baeloji, moruo le bonono. Ha e le hantle, ka lebaka la bokhoni ba tsona ba ho etsa mohlala le ho emela meaho e rarahaneng le e tšoanang, li-fractal li na le lits'ebetso tse ngata tse ncha mafapheng a fapaneng. Mohlala, li sebelisitsoe haholo libakeng tse latelang tsa ts'ebeliso, e leng mehlala e 'maloa feela ea ts'ebeliso ea tsona e pharaletseng:
1. Litšoantšo tsa khomphutha le litšoantšo tsa animation, tse hlahisang libaka tsa tlhaho tse bonahalang le tse khahlang mahlo, lifate, maru le mekhoa;
2. Theknoloji ea ho hatella data ho fokotsa boholo ba lifaele tsa dijithale;
3. Ho sebetsana le ditshwantsho le matshwao, ho ntsha dikarolo ditshwantshong, ho lemoha dipaterone, le ho fana ka mekgwa e sebetsang ya ho hatella le ho aha ditshwantsho botjha;
4. Thuto ea baeloji, e hlalosang kholo ea limela le tlhophiso ea li-neurone bokong;
5. Khopolo-taba ea li-antenna le li-metaterial, ho rala li-antenna tse nyane/tse nang le lihlopha tse ngata le li-metasurface tse ncha.
Hajoale, jiometri ea fractal e ntse e tsoela pele ho fumana lits'ebeliso tse ncha le tse ncha lithutong tse fapaneng tsa saense, bonono le theknoloji.
Theknolojing ea electromagnetic (EM), libopeho tsa fractal li na le thuso haholo bakeng sa lits'ebetso tse hlokang miniaturization, ho tloha ho li-antenna ho ea ho metamaterials le libaka tse khethollang maqhubu (FSS). Ho sebelisa geometry ea fractal ho li-antenna tse tloaelehileng ho ka eketsa bolelele ba tsona ba motlakase, ka hona ho fokotsa boholo ba sebopeho sa resonant. Ho phaella moo, tlhaho e tšoanang ea libopeho tsa fractal e li etsa hore li be ntle bakeng sa ho phethahatsa meaho ea resonant ea li-band tse ngata kapa ea broadband. Bokhoni ba tlhaho ba miniaturization ba li-fractal bo hohela haholo bakeng sa ho rala li-reflectarrays, li-antenna tsa phased array, li-metamaterial absorbers le metasurfaces bakeng sa lits'ebetso tse fapaneng. Ha e le hantle, ho sebelisa likarolo tse nyane haholo tsa array ho ka tlisa melemo e 'maloa, joalo ka ho fokotsa ho kopana kapa ho khona ho sebetsa le li-array tse nang le sebaka se senyenyane haholo sa likarolo, ka hona ho netefatsa ts'ebetso e ntle ea ho skena le maemo a holimo a botsitso ba angular.
Ka mabaka a boletsoeng ka holimo, li-antenna tsa fractal le metasurfaces li emela libaka tse peli tse khahlang tsa lipatlisiso lefapheng la li-electromagnetic tse hohetseng tlhokomelo e kholo lilemong tsa morao tjena. Likhopolo tsena ka bobeli li fana ka litsela tse ikhethang tsa ho laola le ho laola maqhubu a motlakase, ka mefuta e mengata ea lits'ebetso puisanong ea waelese, litsamaisong tsa radar le ho utloa. Thepa ea tsona e tšoanang e li lumella ho ba nyane ka boholo ha li ntse li boloka karabelo e ntle ea motlakase. Ho ba bonolo hona ho molemo haholo lits'ebetsong tse nang le sebaka se fokolang, joalo ka lisebelisoa tsa mohala, li-tag tsa RFID, le litsamaiso tsa lifofane.
Tšebeliso ea li-antenna tsa fractal le metasurfaces e na le bokhoni ba ho ntlafatsa haholo puisano e se nang mohala, litšoantšo le litsamaiso tsa radar, kaha li nolofalletsa lisebelisoa tse nyane, tse sebetsang hantle tse nang le ts'ebetso e ntlafalitsoeng. Ho phaella moo, geometry ea fractal e ntse e sebelisoa ka ho eketsehileng moralong oa li-sensor tsa microwave bakeng sa tlhahlobo ea thepa, ka lebaka la bokhoni ba eona ba ho sebetsa ka lihlopha tse ngata tsa maqhubu le bokhoni ba eona ba ho fokotsoa. ​​Lipatlisiso tse tsoelang pele libakeng tsena li ntse li tsoela pele ho hlahloba meralo e mecha, thepa le mekhoa ea tlhahiso ho fihlela bokhoni ba tsona bo felletseng.
Pampiri ena e ikemiseditse ho hlahloba kgatelopele ya dipatlisiso le tshebediso ya di-antenna tsa fractal le di-metasurface le ho bapisa di-antenna le di-metasurface tse teng tse thehilweng ho fractal, ho totobatsa melemo le mefokolo ya tsona. Qetellong, ho hlahiswa tlhahlobo e felletseng ya di-reflectarray tse ntjha le diyuniti tsa metamaterial, mme ho buisanoa ka diphephetso le ntshetsopele ya nakong e tlang ya dibopeho tsena tsa motlakase.

2. FractalAntennaLikarolo
Khopolo-taba e akaretsang ea li-fractal e ka sebelisoa ho rala likarolo tsa antenna tse sa tloaelehang tse fanang ka ts'ebetso e betere ho feta li-antenna tse tloaelehileng. Likarolo tsa antenna tsa Fractal li ka ba nyane ka boholo 'me li na le bokhoni ba li-band tse ngata le/kapa broadband.
Moralo oa li-antenna tsa fractal o kenyelletsa ho pheta-pheta lipaterone tse itseng tsa jeometri ka litekanyo tse fapaneng ka har'a sebopeho sa antenna. Paterone ena e its'oanang e re lumella ho eketsa bolelele bohle ba antenna ka har'a sebaka se fokolang sa 'mele. Ho phaella moo, li-radiator tsa fractal li ka fihlela lihlopha tse ngata hobane likarolo tse fapaneng tsa antenna lia tšoana ka litekanyo tse fapaneng. Ka hona, likarolo tsa antenna tsa fractal li ka ba nyane le ho ba le lihlopha tse ngata, li fana ka tšireletso e pharaletseng ea maqhubu ho feta li-antenna tse tloaelehileng.
Khopolo ea li-antenna tsa fractal e ka saloa morao ho fihlela bofelong ba lilemo tsa bo-1980. Ka 1986, Kim le Jaggard ba ile ba bontša ts'ebeliso ea ho tšoana ha fractal ho kopanyeng le li-antenna array.
Ka 1988, setsebi sa fisiks Nathan Cohen o ile a haha ​​​​antenna ea pele ea lefats'e ea fractal element. O ile a etsa tlhahiso ea hore ka ho kenyelletsa geometry e tšoanang sebopehong sa antenna, bokhoni ba eona ba ts'ebetso le miniaturization bo ka ntlafatsoa. ​​Ka 1995, Cohen o ile a theha Fractal Antenna Systems Inc., e ileng ea qala ho fana ka litharollo tsa pele tsa antenna tsa khoebo tse thehiloeng ho fractal lefatšeng.
Bohareng ba bo-1990, Puente le ba bang ba bontšitse bokhoni ba li-fractal ba lihlopha tse ngata ba sebelisa monopole le dipole tsa Sierpinski.
Ho tloha mosebetsing oa Cohen le Puente, melemo ea tlhaho ea li-antenna tsa fractal e hohetse thahasello e kholo ho bafuputsi le baenjiniere lefapheng la puisano, e leng se ileng sa lebisa ho phuputsong e eketsehileng le nts'etsopele ea theknoloji ea li-antenna tsa fractal.
Kajeno, li-antenna tsa fractal li sebelisoa haholo lits'ebetsong tsa puisano tse se nang mohala, ho kenyeletsoa le lifono tsa thekeng, li-router tsa Wi-Fi, le puisano ea sathelaete. Ha e le hantle, li-antenna tsa fractal li nyane, li na le lihlopha tse ngata, 'me li sebetsa hantle haholo, e leng se etsang hore li lokele lisebelisoa le marang-rang a fapaneng a se nang mohala.
Lipalo tse latelang li bontša li-antenna tse ling tsa fractal tse thehiloeng libopehong tse tsebahalang tsa fractal, e leng mehlala e 'maloa feela ea litlhophiso tse fapaneng tse tšohloang libukeng.
Ka ho khetheha, Setšoantšo sa 2a se bonts'a monopole ea Sierpinski e sisintsweng Puente, e khonang ho fana ka ts'ebetso ea lihlopha tse ngata. Khutlotharo ea Sierpinski e entsoe ka ho tlosa khutlotharo e bohareng e sothehileng ho tsoa khutlotharong e kholo, joalo ka ha ho bontšitsoe Setšoantšong sa 1b le Setšoantšong sa 2a. Ts'ebetso ena e siea likhutlotharo tse tharo tse lekanang mohahong, e 'ngoe le e 'ngoe e na le bolelele ba lehlakore ba halofo ea khutlotharo e qalang (sheba Setšoantšo sa 1b). Ts'ebetso e tšoanang ea ho tlosa e ka phetoa bakeng sa likhutlotharo tse setseng. Ka hona, karolo e 'ngoe le e 'ngoe ea eona e meraro e kholo e lekana hantle le ntho eohle, empa ka tekanyo e habeli, joalo-joalo. Ka lebaka la ho tšoana hona ho ikhethang, Sierpinski e ka fana ka lihlopha tse ngata tsa maqhubu hobane likarolo tse fapaneng tsa antenna lia tšoana ka litekanyo tse fapaneng. Joalokaha ho bontšitsoe Setšoantšong sa 2, monopole e sisintsweng ea Sierpinski e sebetsa ka lihlopha tse 5. Ho ka bonoa hore e 'ngoe le e 'ngoe ea li-sub-gasket tse hlano (meaho ea selikalikoe) Setšoantšong sa 2a ke mofuta o sekametseng oa sebopeho sohle, kahoo e fana ka lihlopha tse hlano tse fapaneng tsa maqhubu a ts'ebetso, joalo ka ha ho bontšitsoe ho coefficient ea ho bonts'a ho Setšoantšong sa 2b. Setšoantšo sena se boetse se bonts'a liparamente tse amanang le sehlopha se seng le se seng sa maqhubu, ho kenyeletsoa boleng ba maqhubu fn (1 ≤ n ≤ 5) ka boleng bo tlase ba tahlehelo e lekantsoeng ea ho khutlisa ho kenya (Lr), bandwidth e amanang (Bwidth), le karolelano ea maqhubu pakeng tsa lihlopha tse peli tsa maqhubu tse haufi (δ = fn +1/fn). Setšoantšo sa 2b se bonts'a hore lihlopha tsa li-monopole tsa Sierpinski li arotsoe ka logarithmic nako le nako ka factor ea 2 (δ ≅ 2), e tsamaellanang le factor e tšoanang ea ho lekanya e teng meahong e tšoanang ka sebopeho sa fractal.

2

setšoantšo sa 2

Setšoantšo sa 3a se bonts'a antenna e nyane e telele ea terata e thehiloeng holim'a kou ea Koch fractal. antenna ena e sisintswe ho bonts'a mokhoa oa ho sebelisa thepa ea ho tlatsa sebaka ea libopeho tsa fractal ho rala li-antenna tse nyane. Ha e le hantle, ho fokotsa boholo ba li-antenna ke sepheo sa ho qetela sa palo e kholo ea lits'ebetso, haholo-holo tse amanang le li-terminal tse tsamaeang. Monopole ea Koch e entsoe ho sebelisoa mokhoa oa kaho ea fractal o bontšitsoeng ho Setšoantšo sa 3a. Kotopo ea pele ea K0 ke monopole e otlolohileng. Kotopo e latelang ea K1 e fumanoa ka ho sebelisa phetoho ea ho tšoana ho K0, ho kenyeletsoa ho lekanya ka karolo ea boraro le ho potoloha ka 0°, 60°, −60°, le 0°, ka ho latellana. Ts'ebetso ena e phetoa khafetsa ho fumana likarolo tse latelang tsa Ki (2 ≤ i ≤ 5). Setšoantšo sa 3a se bonts'a mofuta oa kotopo ea Koch e pheta-phetoang ka makhetlo a mahlano (ke hore, K5) e nang le bolelele ba h bo lekanang le 6 cm, empa bolelele bohle bo fanoa ke foromo l = h ·(4/3) 5 = 25.3 cm. Li-antenna tse hlano tse tsamaellanang le li-iterations tse hlano tsa pele tsa Koch curve li se li phethahetse (sheba Setšoantšo sa 3a). Liteko le lintlha ka bobeli li bontša hore monopole ea Koch fractal e ka ntlafatsa ts'ebetso ea monopole ea setso (sheba Setšoantšo sa 3b). Sena se fana ka maikutlo a hore ho ka etsahala hore ho "nyenyefatsoe" li-antenna tsa fractal, ho li lumella ho lekana ka bongata bo bonyenyane ha li ntse li boloka ts'ebetso e sebetsang hantle.

3

setšoantšo sa 3

Setšoantšo sa 4a se bonts'a antenna ea fractal e thehiloeng ho sete ea Cantor, e sebelisetsoang ho rala antenna ea broadband bakeng sa lits'ebetso tsa ho kotula matla. Thepa e ikhethang ea li-antenna tsa fractal tse hlahisang li-resonance tse ngata tse haufi e sebelisoa ho fana ka bandwidth e pharaletseng ho feta li-antenna tse tloaelehileng. Joalokaha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1a, moralo oa sete ea fractal ea Cantor o bonolo haholo: mola o otlolohileng oa pele o kopitsoa 'me o arotsoe likarolo tse tharo tse lekanang, tseo karolo e bohareng e tlosoang ho tsona; ts'ebetso e tšoanang e sebelisoa khafetsa likarolong tse sa tsoa hlahisoa. Mehato ea ho pheta-pheta ha fractal e phetoa ho fihlela bandwidth ea antenna (BW) ea 0.8-2.2 GHz e fihlelleha (ke hore, 98% BW). Setšoantšo sa 4 se bonts'a foto ea mohlala oa antenna o fumanoeng (Setšoantšo sa 4a) le coefficient ea eona ea ho bonts'a ho kenya (Setšoantšo sa 4b).

4

setšoantšo sa 4

Setšoantšo sa 5 se fana ka mehlala e mengata ea li-antenna tsa fractal, ho kenyeletsoa le antenna ea monopole e thehiloeng ho Hilbert curve, antenna ea microstrip patch e thehiloeng ho Mandelbrot, le patch ea fractal ea sehlekehleke sa Koch (kapa "snowflake").

5

setšoantšo sa 5

Qetellong, Setšoantšo sa 6 se bontša litlhophiso tse fapaneng tsa fractal tsa likarolo tsa array, ho kenyeletsoa le li-array tsa planar tsa k'hapete ea Sierpinski, li-array tsa lesale la Cantor, li-array tse otlolohileng tsa Cantor, le lifate tsa fractal. Litlhophiso tsena li thusa ho hlahisa li-array tse fokolang le/kapa ho fihlela ts'ebetso ea li-band tse ngata.

6

setšoantšo sa 6

Ho ithuta haholoanyane ka li-antenna, ka kopo etela:


Nako ea poso: Phupu-26-2024

Fumana Leqephe la Lintlha la Sehlahisoa