Eine fractal Antenne ist eine Antenne, die einen fractal, selbstähnliches Design verwendet, um die Länge zu maximieren, oder den Umfang (auf Innenabteilungen oder der Außenstruktur) vom Material zu vergrößern, das erhalten oder elektromagnetische Radiation innerhalb einer gegebenen Gesamtfläche oder Volumens übersenden kann.

Solche fractal Antennen werden auch Mehrniveau und Raumfüllungskurven genannt, aber der Schlüsselaspekt liegt in ihrer Wiederholung eines Motivs mehr als zwei oder mehr Skala-Größen oder "Wiederholungen". Deshalb sind Fractal-Antennen, Mehrband oder Breitband sehr kompakt, und haben nützliche Anwendungen im Autotelefon und den Mikrowellenkommunikationen.

Ein gutes Beispiel einer fractal Antenne als eine Spacefilling-Kurve ist in der Form einer geschrumpften fractal Spirale. Hier ist jede Linie von Kupfer gerade ein kleiner Bruchteil einer Wellenlänge.

Eine Antwort einer fractal Antenne unterscheidet sich deutlich von traditionellen Antenne-Designs, in denen es zum Funktionieren mit der guten-zu-ausgezeichnet Leistung an vielen verschiedenen Frequenzen gleichzeitig fähig ist. Normalerweise müssen Standardantennen für die Frequenz "geschnitten" werden, für die sie verwendet werden sollen — und so die Standardantennen nur gut an dieser Frequenz arbeiten. Das macht die fractal Antenne ein ausgezeichnetes Design für das Breitband und die Mehrband-Anwendungen.

Loggen Sie periodische Antennen und fractals

Die ersten fractal "Antennen", waren tatsächlich, fractal "Reihe", mit fractal Maßnahmen von Antenne-Elementen, und nicht haben am Anfang anerkannt als, Selbstähnlichkeit als ihr Attribut zu haben. Mit dem Klotz periodische Antennen sind Reihe ringsherum seit den 1950er Jahren (erfunden von Isbell und DuHamel), die solche Fractal-Reihe sind. Sie sind eine Standardform, die in Fernsehantennen verwendet ist, und sind Pfeilspitze in der Gestalt.

Element-Antennen von Fractal und Leistung

Antenne-Elemente (im Vergleich mit der Antenne-Reihe) gemacht von selbstähnlichen Gestalten wurden zuerst von Nathan Cohen, dann einem Professor an der Bostoner Universität geschaffen, 1988 anfangend. Die Anstrengungen von Cohen mit einer Vielfalt von fractal Antenne-Designs wurden zuerst 1995 (so die erste wissenschaftliche Veröffentlichung auf fractal Antennen) veröffentlicht, und mehrere Patente sind vom 1995-Feilstaub-Vorrang der Erfindung ausgegeben worden. Die meisten Anspielungen auf fractal Antennen spielen auf diese "fractal Element-Antennen" an.

Viele fractal Element-Antennen verwenden die fractal Struktur als eine virtuelle Kombination von Kondensatoren und Induktoren. Das macht die Antenne, so dass sie viele verschiedene Klangfülle hat, die gewählt und durch die Auswahl des richtigen fractal Designs angepasst werden kann. Elektrische Klangfülle kann direkt mit einer besonderen Skala-Größe der fractal Antenne-Struktur nicht verbunden sein. Die physische Größe der Antenne ist zu seiner widerhallenden oder breitbandigen Leistung ohne Beziehung. Die allgemeine Regel der Antenne-Länge, die in der Nähe von der Zielfrequenzwellenlänge ist, widmet sich ebenso mit fractal Antennen nicht.

Diese Kompliziertheit entsteht, weil der Strom auf der Struktur eine komplizierte Einordnung durch die Induktanz und selbst Kapazität verursachen ließ. Im Allgemeinen, obwohl ihre wirksame elektrische Länge länger ist, sind die fractal Element-Antennen selbst physisch kleiner.

Element-Antennen von Fractal sind im Vergleich zu konventionellen Mustern geschrumpft, und brauchen zusätzliche Bestandteile nicht. Im Allgemeinen ist die fractal Dimension einer fractal Antenne ein armer Prophet seiner Leistung und Anwendung. Nicht alle fractal Antennen arbeiten gut für eine gegebene Anwendung oder Satz von Anwendungen. Computersuchmethoden und Antenne-Simulationen werden allgemein verwendet, um sich zu identifizieren, welche fractal Antenne-Designs am besten das Bedürfnis nach der Anwendung entsprechen.

Obwohl die erste Gültigkeitserklärung der Technologie schon in 1995 veröffentlicht wurde (sieh bezüglich 1), neue unabhängige Studien zeigen Vorteile der fractal Element-Technologie in wahren Anwendungen, wie RFID und Mobiltelefone.

Ein Forscher hat zum Gegenteil festgestellt, dass fractals etwas besser nicht leisten als "sich windende Linie" (im Wesentlichen, fractals mit nur einer Größe-Skala, sich in der Übersetzung wiederholend), Antennen. Spezifisch zitierender Forscher Steven Best: "Sich unterscheidende Antenne-Geometrie, fractal oder sonst, tut nicht, gewissermaßen verschieden als andere Geometrie, bestimmt einzigartig das EM Verhalten der Antenne." Jedoch, in den letzten paar Jahren, haben Dutzende von Studien gezeigt, dass die höhere Leistung mit fractals, und unter der Verweisung der Frequenz invariance abschließend demonstriert, dass Geometrie ein Schlüsselaspekt in der einzigartigen Bestimmung des EM Verhaltens der Frequenz unabhängige Antennen ist.

Antennen von Fractal, Frequenz invariance und die Gleichungen von Maxwell

Ein verschiedener und auch nützliches Attribut von einigen fractal Element-Antennen sind ihr selbstkletternder Aspekt. 1999 wurde es entdeckt, dass Selbstähnlichkeit eine der zu Grunde liegenden Voraussetzungen war, um Antennen "invariant" (dieselben Strahleneigenschaften) an einer Zahl oder Reihe von Frequenzen zu machen. Vorher, unter dem Grundsatz von Rumsey, wurde es geglaubt, dass Antennen durch Winkel dafür definiert werden mussten, um wahr zu sein; die 1999-Analyse, die auf den Gleichungen von Maxwell gestützt ist, hat das gezeigt, um eine Teilmenge des allgemeineren Satzes von selbstähnlichen Bedingungen zu sein. Folglich bieten Fractal-Antennen eine geschlossene Form und einzigartige Scharfsinnigkeit in einen Schlüsselaspekt von elektromagnetischen Phänomenen an. Zum Witz: das invariance Eigentum der Gleichungen von Maxwell.

Antenne-Stimmeinheiten

Antenne-Stimmeinheiten sind normalerweise auf fractal Antennen wegen ihrer breiten Bandbreite und komplizierter Klangfülle nicht erforderlich. Jedoch, wenn eine Sendeantenne tiefe Null in seiner Antwort hat oder elektromagnetische Strukturprobleme hat, die Gleichung dann verlangen, sollte eine Antenne-Stimmeinheit pro Definition von erforderlichen verwendet werden.

Anderer Gebrauch

Zusätzlich zu ihrem Gebrauch als Antennen haben fractals auch Anwendung in anderen Antenne-Systembestandteilen einschließlich Lasten, Gegengewichte und Boden-Flugzeuge gefunden. Die Verwirrung durch diejenigen, die "Korn von Reis" fordern - hat fractal Antennen nach Größen geordnet entsteht, weil solche fractal Strukturen dem Zweck von Lasten und Gegengewichten, aber nicht ehrlichen Antennen dienen.

Induktoren von Fractal und fractal haben Stromkreise abgestimmt (fractal Resonatore) wurden auch entdeckt und gleichzeitig mit fractal Element-Antennen erfunden. Ein erscheinendes Beispiel von solchem ist in metamaterials. Ein neuer Bericht demonstriert das Verwenden Ende-gepackte fractal Resonatore, um das erste Breitband metamaterial Unsichtbarkeitsumhang an Mikrowellenfrequenzen zu machen. Filter von Fractal (ein Typ des abgestimmten Stromkreises) sind ein anderes Beispiel, wo die Überlegenheit der Annäherung bewiesen worden ist.

Da fractals als Gegengewichte, Lasten, Boden-Flugzeuge und Filter, alle Teile verwendet werden kann, die mit Antennen integriert werden können, werden sie als Teile von einigen Antenne-Systemen betrachtet und werden so im Zusammenhang von fractal Antennen besprochen.

Siehe auch

• Wellenleiter-Antenne

Referenzen

• 1.
• 2. US-Patente:;;;;;;;;;;;;.
• 3. Eine Beschreibung der ersten fractal Element-Antenne, geschaffen 1988, wurde in der Verweisung 1 gegeben und wird wieder hervorgebracht an: 4
• 4. Cohen, N., "NEC Analyse einer Fractalized Monofilar Spirale in der Axialen Weise", ASS-Konferenzverhandlungen, April 1998, p. 1051

Links

• Wie man eine fractal Antenne für HDTV oder DTV macht
• Video eines fractal Antenne-Monopols, der fractal metamaterials verwendet