Фрактальные антенны

Пример фрактальной антенны на основе пространственно заполняющей кривой Минковского[1][2]
Древовидная фрактальная антенна (H-дерево)

Фрактальные антенны — это антенны, в конструкции которых использованы фрактальные или квазифрактальные структуры, чтобы максимизировать их эффективную длину либо увеличить периметр. При этом используются материалы, которые могут принимать или излучать электромагнитные волны в пределах данной общей площади поверхности или объёма.

История

[править | править код]

Использование фрактальной геометрии при проектировании антенных устройств было впервые применено американским инженером Натаном Коэном, который тогда жил в центре Бостона. Чтобы обойти запрет на установку внешних антенн на зданиях, Натан вырезал из алюминиевой фольги фигуру в форме кривой Коха и наклеил её на лист бумаги, затем присоединил к приёмнику.[3][4][5][6]

В дальнейшем Коэн основал собственную компанию и наладил серийный выпуск своих антенн. C тех пор теория фрактальных антенн продолжает интенсивно развиваться.[3][4][5][6][7][8]

Свойства

[править | править код]

Преимуществом фрактальных антенн является их многодиапазонность и широкополосность при сравнительно меньших размерах. В качестве квазифрактальных структур могут использоваться треугольник Серпинского, ковёр Серпинского, кривые Коха, Минковского, Гильберта, Серпинского, Пеано и др.[3][4][5][6] Соответствующие антенны выполняют в виде печатных, щелевых или проводных конструкций[3][4][5][6].

3D-варианты указанных фрактальных структур могут служить основой для реализации проводных или диэлектрических антенн[3][4][5][6].

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Cohen, Nathan. Fractal antennas Part 1 // Communications Quarterly. — Т. 5. — С. 7—22. — ISSN 1053-9433.
  2. ↑ Ghosh, Basudeb; Sinha, Sachendra N.; and Kartikeyan, M. V. (2014). Fractal Apertures in Waveguides, Conducting Screens and Cavities: Analysis and Design, p.88. Volume 187 of Springer Series in Optical Sciences. ISBN 9783319065359.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 Слюсар В. И. Фрактальные антенны. // Радиоаматор. — 2002. — № 9. — С. 54 −56., Конструктор. — 2002. — № 8. — С. 6 — 8.[1] Архивная копия от 19 февраля 2018 на Wayback Machine
  4. ↑ 1 2 3 4 5 Слюсар, В. Фрактальные антенны. Принципиально новый тип «ломаных» антенн. Электроника: наука, технология, бизнес. — 2007. — № 5. С. 78—83. (2007). Дата обращения: 21 апреля 2020. Архивировано 28 марта 2018 года.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 Слюсар, В. Фрактальные антенны. Принципиально новый тип «ломаных» антенн. Часть 2. Электроника: наука, технология, бизнес. — 2007. — № 6. С. 82—89. (2007). Дата обращения: 21 апреля 2020. Архивировано 3 апреля 2018 года.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 Слюсар, В. Основные понятия теории и техники антенн. Антенные системы евклидовой геометрии. Фрактальные антенны. SMART-антенны. Цифровые антенные решетки (ЦАР). MIMO–системы на базе ЦАР. Разделы 9.3—9.8 в книге «Широкополосные беспроводные сети передачи информации». / Вишневский В. М., Ляхов А. И., Портной С. Л., Шахнович И. В. — М.: Техносфера. — 2005. C. 498—569 (2005). Дата обращения: 21 апреля 2020. Архивировано 4 марта 2016 года.
  7. ↑ Крупенин С. В. Фрактальные излучающие структуры и аналоговая модель фрактального импеданса. Дис. канд. физ.-мат. наук : 01.04.03, 01.04.04 / [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. Физ. фак.].- Москва, 2009.- 157 с.
  8. ↑ Бабичев Д. А. Разработка и исследование микрополосковой антенны на основе фрактального подхода. Дис. канд. техн. наук: — 05.12.07. [Место защиты: С.-Петерб. гос. электротехн. ун-т (ЛЭТИ)]. — Санкт-Петербург, 2016. — 104 с. [2] Архивная копия от 19 июня 2018 на Wayback Machine