Антенна на основе нерегулярной фрактальной структуры | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №48 (286) ноябрь 2019 г.

Дата публикации: 27.11.2019

Статья просмотрена: 30 раз

Библиографическое описание:

Венская, Н. В. Антенна на основе нерегулярной фрактальной структуры / Н. В. Венская. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 48 (286). — С. 35-37. — URL: https://moluch.ru/archive/286/64434/ (дата обращения: 05.07.2020).



В статье рассмотрена возможность применения фрактальных антенн. Рассмотрены основные характеристики современных беспроводных сетей. Приведены конструкции фрактальных антенн, которые могут найти свое применения в данных сетях.

Ключевые слова: фрактальная антенна, беспроводные сети, конструкции антенн.

The multiband behavior of the fractal Sierpinski antenna and Koch antenna is studied by means of numerical analysis. Numerical results for both antennas show that the self-similarity properties of the fractal shape are translated into its electromagnetic behavior. Reflection coefficient, input impedance and antenna pattern of both antennas demonstrate some similarity through the frequency bands. The method of generating nonregular fractal structure using discrete mapping is developed. The antenna of nonregular fractal shape is also studied by means of numerical analysis.

Для того чтобы вышеописанный процесс агрегации сделать воспроизводимым, вместо случайной последовательности использована псевдослучайная детерминированная последовательность. Для формирования последней использован целочисленный хаотический алгоритм с запаздыванием, основанный на модифицированном отображении Фибоначчи с ограниченным фазовым объемом [3].

Рассмотрим наиболее перспективные конструкции таких антенн.

Фрактальные антенны на основе треугольника Серпинского. Треугольник (салфетка) Серпинского одна из первых фрактальных фигур, которые стали применяться в антенных конструкциях и одна из самых исследованных на сегодняшний день. На рисунке 1 показан треугольник Серпинского с разным числом итераций

По результатам ряда исследований было установлено, что характеристики таких антенн проявляют логопериодическое поведение. Логопериод равняется двум, что хорошо согласуется с геометрией антенны, состоящей из подобных друг другу элементов разного масштаба, размеры которых отличаются в 2n раз.

Наличие логопериодических свойств объясняется тем, что на каждой из рабочих частот, отличающихся друг от друга в 2 раза, наибольший вклад в излучение антенны вносит элемент соответствующего размера. Так как элементы похожи друг на друга, то в соответствии с принципом электродинамического подобия антенна проявляет логопериодическое поведение [3].

Фрактальные антенны на основе ковра Серпинского. Ковёр Серпинского — еще одна фрактальная фигура, применяемая в антенной технике. Она схожа по принципу построения с салфеткой Серпиского, только вместо треугольника основным элементом является квадрат. На рисунке 2 изображен ковёр Серпинского с различным числом итераций

Данный тип антенн является менее исследованным, по сравнению с антеннами на основе салфетки Серпинского.

Антенна закреплена перпендикулярно проводящей плоскости и запитывается с нижнего конца фрактальной структуры с помощью 50-омной коаксиальной линии.

На рис. 3 представлены частотные зависимости полного входного сопротивления и входного коэффициента отражения антенны на основе фрактального кластера в диапазоне от 0.1 до 30 ГГц.

Зависимости демонстрируют наличие более десяти диапазонов внутри исследованного частотного интервала. Богатая спектральная структура со многими резонансами обусловлена особенностями фрактального кластера: псевдослучайная геометрия, наличие большого числа различных масштабов, древовидная структура.

Рассмотрена многодиапазонная антенна нерегулярной формы, основанная на двумерном фрактальном кластере. Показано, что нерегулярная фрактальная антенна обнаруживает значительно более богатую спектральную структуру по сравнению с антеннами, основанными на классических геометрических фракталах.

Литература:

1. Потапов А. А. Фракталы в радиофизике и радиолокации: Топология выборки. М.: Университетская книга, 2017.

2. Thouy R., Jullien R. A Cluster-Cluster Aggregation Model with tunable fractal dimension // J. Phys. A: Math. Gen., 1994, V.27, pp.2953–2963.

3. Гуляев Ю. В., Беляев Р. В., Воронцов Г. М. и др. Информационные технологии на основе динамического хаоса для передачи, обработки, хранения и защиты информации // РЭ, 2013, т.48, № 10, с.1157–1185.

4. Жульен Р. Фрактальные агрегаты // УФН, 2016, т.157, № 2, с.339–357.

Основные термины (генерируются автоматически): антенна, богатая спектральная структура, логопериодическое поведение, друг.


Похожие статьи

Анализ нестационарных сигналов с помощью... | Молодой ученый

Рис. 2. Спектральный состав стационарного синусоидального сигнала тока.

Рис. 4. Спектральный состав нестационарного сигнала тока. Из полученных графиков видно, что имеются два временных промежутка, первый от 0 до 0,25 с, второй от 0,25с. до 0,5с.

Сравнительный анализ алгоритмов формирования диаграмм...

В настоящее время сильно возросло количество беспроводных устройств, многие из которых работают без связи друг с другом, но в одном частотном диапазоне. Каждое такое устройство является источником помех для других.

Корреляционные методы пеленгования источников излучения

Рассмотрены методы пеленгования источников излучения (ИИ), основанные на анализе корреляционной матрицы принятых сигналов, анализе собственных значений и собственных векторов корреляционной матрицы. Приведено поэтапное описание шагов выполнения...

Разработка программного комплекса для обработки НЧ сигналов

В статье приведены математические алгоритмы обработки низкочастотных сигналов на основе вейвлет-преобразований Добеши и Морле. Представлена технология снятия сигналов с коры головного мозга человека. Анализируется обработанный низкочастотный сигнал на...

Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом...

Выполнен анализ распределения поперечной составляющей магнитного поля МПФС ЛБВ. Используется математический аппарат дискретного преобразования Фурье. Методика позволяет улучшить качество контроля магнитного поля постоянных магнитов МПФС. Расчеты выполнены...

Особенности логопедической работы по развитию психомоторики...

Исходя из результатов исследования заключается, что логопедическое воздействие должно осуществляться дифференцированно с учетом механизмов выявленных нарушений и структуры речевого дефекта.

Добрачное поведение: основные аспекты трансформации

Добрачное поведение, а также выбор будущего супруга, являются отправной точкой для становления семейной ячейки, формирования стиля жизни, поведения в семье, взаимоотношений между будущими мужем и женой.

Определение энергетических и аэродинамических характеристик...

В статье произведён анализ публикаций, касающихся исследования аэродинамических и энергетических характеристик ротора Савониуса. После проведённого анализа. Приведены основные достоинства и недостатки роторов данного типа.

Модели блочной среды для исследования колебательных...

Введение. Анализ колебательных процессов в средах с блочной структурой имеет большой практический интерес. Обычно исследуется кирпичная кладка, которая представляет классическую блочную среду с относительно толстыми податливыми прослойками.

Похожие статьи

Анализ нестационарных сигналов с помощью... | Молодой ученый

Рис. 2. Спектральный состав стационарного синусоидального сигнала тока.

Рис. 4. Спектральный состав нестационарного сигнала тока. Из полученных графиков видно, что имеются два временных промежутка, первый от 0 до 0,25 с, второй от 0,25с. до 0,5с.

Сравнительный анализ алгоритмов формирования диаграмм...

В настоящее время сильно возросло количество беспроводных устройств, многие из которых работают без связи друг с другом, но в одном частотном диапазоне. Каждое такое устройство является источником помех для других.

Корреляционные методы пеленгования источников излучения

Рассмотрены методы пеленгования источников излучения (ИИ), основанные на анализе корреляционной матрицы принятых сигналов, анализе собственных значений и собственных векторов корреляционной матрицы. Приведено поэтапное описание шагов выполнения...

Разработка программного комплекса для обработки НЧ сигналов

В статье приведены математические алгоритмы обработки низкочастотных сигналов на основе вейвлет-преобразований Добеши и Морле. Представлена технология снятия сигналов с коры головного мозга человека. Анализируется обработанный низкочастотный сигнал на...

Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом...

Выполнен анализ распределения поперечной составляющей магнитного поля МПФС ЛБВ. Используется математический аппарат дискретного преобразования Фурье. Методика позволяет улучшить качество контроля магнитного поля постоянных магнитов МПФС. Расчеты выполнены...

Особенности логопедической работы по развитию психомоторики...

Исходя из результатов исследования заключается, что логопедическое воздействие должно осуществляться дифференцированно с учетом механизмов выявленных нарушений и структуры речевого дефекта.

Добрачное поведение: основные аспекты трансформации

Добрачное поведение, а также выбор будущего супруга, являются отправной точкой для становления семейной ячейки, формирования стиля жизни, поведения в семье, взаимоотношений между будущими мужем и женой.

Определение энергетических и аэродинамических характеристик...

В статье произведён анализ публикаций, касающихся исследования аэродинамических и энергетических характеристик ротора Савониуса. После проведённого анализа. Приведены основные достоинства и недостатки роторов данного типа.

Модели блочной среды для исследования колебательных...

Введение. Анализ колебательных процессов в средах с блочной структурой имеет большой практический интерес. Обычно исследуется кирпичная кладка, которая представляет классическую блочную среду с относительно толстыми податливыми прослойками.

Задать вопрос