Фрактальные антенны в системах радиосвязи

дипломная работа

1.2 История появления и развития ФА

Начнем с того, что же такое фракталы?

Фракталы - геометрическая фигура, обладающая свойством самоподобия, то есть составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком.

Рассмотрим, какие же бывают фракталы:

Появлению таких фракталов мы обязаны природе, ведь именно из нее мы все и узнаем, с нее все и началось.

Но всё-таки прижилось данное открытие в области наук: в химии, в биологии, в физике и во многих других.

История развития фрактальных антенн начал гениальный ученый Бенуа Мальденброта - французский математик, Benoоt B. Mandelbro, которому и принадлежит открытие фрактальной геометрии.

Он придумал этот термин в 1975 году, слово фрактал происходит от латинских слов fractus- дробный и frangere- ломать, а полностью оно используется как “изломанный”.

Рождение фрактальной геометрии принято связывать с выходом в 1977 году книги Мандельброта”The Fractal of Nature”.

Математическая база для появления теории фракталов была заложена за много лет до рождения Бенуа Мандельброта, однако, развиться она смогла лишь с появлением вычислительных устройств.

Фрактальный рисунок не имеет идентичных элементов, но обладает подобностью в любом масштабе. Построить такое изображение с высокой степенью детализации вручную ранее было просто невозможно, на это требовалось огромное количество вычислений. Например, французский математик Пьер Жозе Луи Фату (Pierre Joseph Louis Fatou) описал это множество более чем за семьдесят лет до открытия Бенуа Мандельбротом. Если же говорить про принципы самоподобия, то о них еще было известно в трудах Лейбница и Георга Кантора.

И так вернемся к тому, что фракталы в современном обществе нашли применение для сжатия данных, фильтрации сигналов, синтеза трехмерных компьютерных моделей природных ландшафтов и во многих других сферах деятельности. Неудивительно, что во всеобщий фрактальный бум оказалась вовлеченной и теория антенн.

Первые публикации, рассматриваемые электродинамику фрактальных структур, появились еще в 80-е годы ХХ века. Начало же практическому использованию фрактального направления в антенной технике более 10 лет назад положил американский инженер Натан Коэн, ныне профессор Бостонского университета. Проживая в центре Бостона, Чтобы обойти запрет городских властей на установку наружных антенн, он решил замаскировать антенну любительской радиостанции под декоративную фигуру из алюминиевой фольги[10].

После серии экспериментов будущий профессор Бостонского университета понял, что антенна, сделанная по фрактальному рисунку, имеет высокий КПД и покрывает более широкий частотный диапазон по сравнению с классическими решениями. Кроме того, форма антенны в виде кривой фрактала позволяет существенно уменьшить геометрические размеры. Натан Коэн даже вывел теорему, доказывающую, что для создания широкополосной антенны достаточно придать ей форму самоподобной фрактальной кривой [9].

Автор запатентовал свое открытие и основал фирму по разработке и проектированию фрактальных антенн Fractal Antenna Systems (FAS), справедливо полагая, что в будущем благодаря его открытию сотовые телефоны смогут избавиться от громоздких антенн и станут более компактными.

Делись добром ;)