Àtúnyẹ̀wò Antenna: Àtúnyẹ̀wò ti Fractal Metasurfaces àti Apẹrẹ Antenna

Onímọ̀ ìṣirò Benoit B. Mandelbrot ló ṣe àgbékalẹ̀ èrò fractals ní ọdún 1970, bó tilẹ̀ jẹ́ pé a lè tọ́ka sí ìpilẹ̀ṣẹ̀ fractal geometry sí iṣẹ́ ìṣáájú ọ̀pọ̀ àwọn onímọ̀ ìṣirò, bíi Cantor (1870), von Koch (1904), Sierpinski (1915), Julia (1918), Fatou (1926), àti Richardson (1953).
Benoit B. Mandelbrot kẹ́kọ̀ọ́ nípa ìbáṣepọ̀ láàrín àwọn fractals àti ìṣẹ̀dá nípa ṣíṣe àgbékalẹ̀ àwọn irú fractals tuntun láti ṣe àfarawé àwọn ìṣètò dídíjú síi, bíi igi, òkè ńlá, àti etíkun. Ó ṣẹ̀dá ọ̀rọ̀ náà "fractal" láti inú ọ̀rọ̀-àpèjúwe Latin "fractus", tí ó túmọ̀ sí "fọ́" tàbí "fọ́", ìyẹn ni pé a ṣe àwọn ègé tí ó fọ́ tàbí tí kò báramu, láti ṣàpèjúwe àwọn ìrísí onípele tí kò báramu àti tí ó fọ́ tí a kò le pín sí ìpele onípele Euclidean ìbílẹ̀. Ní àfikún, ó ṣe àgbékalẹ̀ àwọn àpẹẹrẹ àti algoridimu ìṣirò fún ṣíṣẹ̀dá àti kíkẹ́kọ̀ọ́ àwọn fractals, èyí tí ó yọrí sí ṣíṣẹ̀dá àwọn Mandelbrot olókìkí, èyí tí ó ṣeéṣe kí ó jẹ́ ìrísí fractal olókìkí àti tí ó fani mọ́ra jùlọ pẹ̀lú àwọn àpẹẹrẹ dídíjú àti tí ó ń túnṣe láìlópin (wo Àwòrán 1d).
Iṣẹ́ Mandelbrot kò ní ipa lórí ìmọ̀ ìṣirò nìkan, ó tún ní àwọn lílò ní onírúurú ẹ̀ka bíi fisiksi, àwòrán kọ̀ǹpútà, ìmọ̀ nípa ẹ̀dá, ìmọ̀ nípa ọrọ̀ ajé, àti iṣẹ́ ọnà. Ní tòótọ́, nítorí agbára wọn láti ṣe àwòkọ́ṣe àti láti ṣojú fún àwọn ẹ̀ka tó díjú àti àwọn tó jọra, àwọn fractals ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn lílò tuntun ní onírúurú ẹ̀ka. Fún àpẹẹrẹ, a ti lò wọ́n dáadáa ní àwọn agbègbè lílò wọ̀nyí, èyí tí ó jẹ́ àpẹẹrẹ díẹ̀ lára ​​lílò wọn gbòòrò:
1. Àwọn àwòrán kọ̀ǹpútà àti àwòrán onípele, tí ó ń mú àwọn ilẹ̀ àdánidá, igi, àwọsánmà, àti àwọn ìrísí wá láti ojú gidi àti láti ríran;
2. Ìmọ̀-ẹ̀rọ ìfúnpọ̀ dátà láti dín ìwọ̀n àwọn fáìlì oní-nọ́ńbà kù;
3. Ṣíṣe àwòrán àti àmì, yíyọ àwọn ohun èlò láti inú àwọn àwòrán, wíwá àwọn àpẹẹrẹ, àti pípèsè àwọn ọ̀nà ìfúnpọ̀ àti àtúntò àwòrán tó gbéṣẹ́;
4. Ẹ̀kọ́ nípa ẹ̀dá, tí ó ń ṣàlàyé ìdàgbàsókè àwọn ewéko àti ìṣètò àwọn sẹ́ẹ̀lì ọpọlọ nínú ọpọlọ;
5. Ìlànà Antenna àti àwọn ohun èlò metamaterial, ṣíṣe àwòrán àwọn antenna onípele/onípele-pupọ àti àwọn antenna metasurfaces tuntun.
Lọ́wọ́lọ́wọ́, fractal geometry ń bá a lọ láti rí àwọn lílò tuntun àti tuntun nínú onírúurú ẹ̀ka ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì, iṣẹ́ ọnà àti ìmọ̀ ẹ̀rọ.
Nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ electromagnetic (EM), àwọn ìrísí fractal wúlò gan-an fún àwọn ohun èlò tí ó nílò miniaturization, láti àwọn eriali sí àwọn metamaterials àti àwọn surfaces frequency selective surfaces (FSS). Lílo fractal geometry nínú àwọn eriali ìbílẹ̀ le mú kí gígùn iná mànàmáná wọn pọ̀ sí i, nípa bẹ́ẹ̀ ó dín ìwọ̀n gbogbo ìrísí resonant kù. Ní àfikún, ìrísí ara-ẹni tí ó jọra ti àwọn ìrísí fractal mú kí wọ́n dára fún mímú àwọn ìrísí multi-band tàbí broadband resonant ṣẹ. Àwọn agbára miniaturization tí ó wà nínú àwọn fractals fà mọ́ra gidigidi fún ṣíṣe àwòrán àwọn reflectarrays, àwọn antenna array phased, àwọn metamaterial absorbers àti metasurfaces fún onírúurú ìlò. Ní tòótọ́, lílo àwọn ohun èlò array kékeré lè mú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àǹfààní wá, bíi dín ìsopọ̀pọ̀ ara-ẹni kù tàbí láti lè ṣiṣẹ́ pẹ̀lú àwọn arrays pẹ̀lú space element kékeré, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń rí i dájú pé iṣẹ́ scanning dára àti ìpele gíga ti ìdúróṣinṣin angular.
Nítorí àwọn ìdí tí a mẹ́nu kàn lókè yìí, àwọn antenna fractal àti metasurfaces dúró fún àwọn agbègbè ìwádìí méjì tó fani mọ́ra nínú ẹ̀ka electromagnetics tó ti fa àfiyèsí púpọ̀ ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí. Àwọn èrò méjèèjì ní ọ̀nà àrà ọ̀tọ̀ láti ṣe àkóso àti láti ṣàkóso àwọn ìgbì electromagnetic, pẹ̀lú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìlò nínú ìbánisọ̀rọ̀ alailowaya, àwọn ètò radar àti sensing. Àwọn ànímọ́ wọn tó jọra sí ara wọn jẹ́ kí wọ́n kéré ní ìwọ̀n nígbàtí wọ́n ń pa ìdáhùn electromagnetic tó dára mọ́. Ìwọ̀n yìí ṣe pàtàkì ní àwọn ohun èlò tó ní ààyè, bíi àwọn ẹ̀rọ alágbèéká, àwọn àmì RFID, àti àwọn ètò afẹ́fẹ́.
Lílo àwọn antenna fractal àti metasurfaces ní agbára láti mú kí ìbánisọ̀rọ̀ alailowaya, àwòrán, àti àwọn ètò radar sunwọ̀n síi, nítorí wọ́n ń mú kí àwọn ẹ̀rọ kékeré, iṣẹ́ gíga pẹ̀lú iṣẹ́ tí ó dára síi ṣiṣẹ́. Ní àfikún, a ń lo geometry fractal síi nínú ṣíṣe àwọn sensọ microwave fún àyẹ̀wò ohun èlò, nítorí agbára rẹ̀ láti ṣiṣẹ́ nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìpele ìpele ìpele àti agbára rẹ̀ láti dínkù. Ìwádìí tí ń lọ lọ́wọ́ ní àwọn agbègbè wọ̀nyí ń tẹ̀síwájú láti ṣe àwárí àwọn àwòrán tuntun, àwọn ohun èlò, àti àwọn ọ̀nà ìṣelọ́pọ́ láti ṣe àṣeyọrí agbára wọn ní kíkún.
Ìwé yìí ní èrò láti ṣe àtúnyẹ̀wò ìwádìí àti ìlọsíwájú ìlò àwọn eriali fractal àti metasurfaces àti láti fi wé àwọn eriali àti metasurfaces tí ó wà tẹ́lẹ̀, láti ṣe àfihàn àwọn àǹfààní àti ààlà wọn. Níkẹyìn, a gbé ìwádìí pípéye ti àwọn reflectarrays tuntun àti àwọn ẹ̀yà metamaterial kalẹ̀, a sì jíròrò àwọn ìpèníjà àti àwọn ìdàgbàsókè ọjọ́ iwájú ti àwọn ètò itanna elektrọ́ọ̀gù wọ̀nyí.