फ्रैक्टल एंटीना: Difference between revisions
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फ्रैक्टल एंटीना एक एंटीना (रेडियो) है जो प्रभावी लंबाई को अधिकतम करने के लिए फ्रैक्टल, स्व-समानता | स्व-समान डिजाइन का उपयोग करता है, या सामग्री की परिधि (आंतरिक वर्गों या बाहरी संरचना पर) को बढ़ाता है, जो विद्युत चुम्बकीय प्राप्त या संचारित कर सकता है। किसी दिए गए कुल सतह क्षेत्र या आयतन के भीतर विकिरण।
इस तरह के भग्न एंटेना को बहुस्तरीय और स्थान भरने वाले घटता के रूप में भी जाना जाता है, लेकिन मुख्य पहलू दो या दो से अधिक पैमाने के आकारों में एक आकृति की पुनरावृत्ति में निहित है,[3] या पुनरावृत्तियों। इस कारण से, फ्रैक्टल एंटेना बहुत कॉम्पैक्ट, मल्टीबैंड या वाइडबैंड होते हैं, और सेलुलर टेलीफोन और माइक्रोवेव संचार में उपयोगी अनुप्रयोग होते हैं। फ्रैक्टल एंटीना की प्रतिक्रिया पारंपरिक एंटीना डिजाइनों से स्पष्ट रूप से भिन्न होती है, जिसमें यह एक साथ कई अलग-अलग आवृत्तियों पर अच्छे-से-उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ काम करने में सक्षम है। आम तौर पर मानक एंटेना को उस आवृत्ति के लिए काटना पड़ता है जिसके लिए उनका उपयोग किया जाना है- और इस प्रकार मानक एंटेना केवल उस आवृत्ति पर अच्छी तरह से काम करते हैं।
इसके अलावा एंटीना की फ्रैक्टल प्रकृति इसके आकार को कम करती है, बिना किसी घटक के उपयोग के, जैसे इंडक्टर्स या कैपेसिटर।
लॉग-आवधिक एंटेना और भग्न
लॉग-आवधिक एंटेना 1952 में आविष्कृत सरणियाँ हैं और आमतौर पर टीवी एंटेना के रूप में देखे जाते हैं। यह 1975 में बेनोइट मंडेलब्रॉट द्वारा फ्रैक्टल शब्द गढ़े जाने से बहुत पहले की बात है।[4] कुछ लेखक (उदाहरण के लिए कोहेन)[5] लॉग-पीरियोडिक एंटेना को सभी पैमानों पर उनकी अनंत आत्म समानता के कारण फ्रैक्टल एंटीना का प्रारंभिक रूप मानते हैं। हालांकि, उनके पास तत्वों की अनंत संख्या के साथ सैद्धांतिक सीमा में भी एक परिमित लंबाई है और इसलिए एक भग्न आयाम नहीं है जो उनके स्थलीय आयाम से अधिक है - जो भग्न को परिभाषित करने का एक तरीका है। अधिक सामान्यतः, (उदाहरण के लिए पांडे)[6] लेखक उन्हें एक अलग, लेकिन संबंधित एंटीना वर्ग के रूप में मानते हैं।
भग्न तत्व एंटेना और प्रदर्शन
एंटीना तत्वों (एंटीना सरणियों के विपरीत, जो आमतौर पर फ्रैक्टल एंटेना के रूप में शामिल नहीं होते हैं) स्व-समान आकृतियों से बने पहले नाथन कोहेन द्वारा बनाए गए थे[7] फिर बोस्टन विश्वविद्यालय में एक प्रोफेसर, 1988 में शुरू हुआ।[8] विभिन्न फ्रैक्टल एंटीना डिजाइनों के साथ कोहेन के प्रयासों को पहली बार 1995 में प्रकाशित किया गया था।[1]कोहेन के प्रकाशन ने भग्न एंटेना पर उद्घाटन वैज्ञानिक प्रकाशन को चिन्हित किया।
कई भग्न तत्व एंटेना भग्न संरचना का उपयोग संधारित्र और प्रेरकों के आभासी संयोजन के रूप में करते हैं। यह ऐन्टेना बनाता है ताकि इसमें कई अलग-अलग अनुनाद हों जिन्हें उचित फ्रैक्टल डिज़ाइन चुनकर चुना और समायोजित किया जा सके। यह जटिलता उत्पन्न होती है क्योंकि संरचना पर वर्तमान में अधिष्ठापन और आत्म समाई के कारण एक जटिल व्यवस्था होती है। सामान्य तौर पर, हालांकि उनकी प्रभावी विद्युत लंबाई लंबी होती है, इस प्रतिक्रियाशील भार के कारण भग्न तत्व एंटेना स्वयं शारीरिक रूप से छोटे होते हैं।
इस प्रकार भग्न तत्व एंटेना पारंपरिक डिजाइनों की तुलना में सिकुड़ जाते हैं, और अतिरिक्त घटकों की आवश्यकता नहीं होती है, यह मानते हुए कि संरचना में वांछित गुंजयमान इनपुट प्रतिबाधा होती है। सामान्य तौर पर फ्रैक्टल ऐन्टेना का फ्रैक्टल आयाम इसके प्रदर्शन और अनुप्रयोग का खराब भविष्यवक्ता होता है। किसी दिए गए एप्लिकेशन या एप्लिकेशन के सेट के लिए सभी फ्रैक्टल एंटेना अच्छी तरह से काम नहीं करते हैं। कंप्यूटर खोज विधियों और ऐन्टेना सिमुलेशन का उपयोग आमतौर पर यह पहचानने के लिए किया जाता है कि कौन से फ्रैक्टल ऐन्टेना डिज़ाइन एप्लिकेशन की आवश्यकता को पूरा करते हैं।
2000 के दशक के दौरान किए गए अध्ययनों ने आरएफआईडी जैसे वास्तविक जीवन के अनुप्रयोगों में भग्न तत्व प्रौद्योगिकी के लाभों को दिखाया[9] और सेल फोन।[10] 2010 के बाद से एंटेना में फ्रैक्टल्स का व्यावसायिक रूप से उपयोग किया गया है।[11] उनके फायदे अच्छे मल्टीबैंड प्रदर्शन, व्यापक बैंडविड्थ और छोटे क्षेत्र हैं।[12] एक छोटे से क्षेत्र में विद्युत रूप से लंबी संरचना द्वारा वहन किए गए कई वर्तमान मैक्सिमा के साथ रचनात्मक हस्तक्षेप से छोटे आकार के परिणाम।[13] कुछ शोधकर्ताओं ने विवाद किया है कि फ्रैक्टल एंटेना का प्रदर्शन बेहतर है। स्टीवन आर. बेस्ट ने 2003 में देखा कि ऐन्टेना ज्यामिति अकेले, फ्रैक्टल या अन्यथा, छोटे एंटेना के विद्युत चुम्बकीय गुणों को विशिष्ट रूप से निर्धारित नहीं करती है।[14] 2011 में, रॉबर्ट सी. हैनसेन और रॉबर्ट ई. कॉलिन ने फ्रैक्टल एंटेना पर कई पेपरों की समीक्षा की और निष्कर्ष निकाला कि वे वसा द्विध्रुव, भारित द्विध्रुव, या सरल लूप पर कोई लाभ नहीं देते हैं, और यह कि गैर-भग्न हमेशा बेहतर होते हैं।[15] बालानिस ने कई फ्रैक्टल एंटेना पर सूचना दी और उन्हें विद्युतीय रूप से छोटे एंटेना के प्रदर्शन के बराबर पाया, जिसकी तुलना उनकी तुलना में की गई थी।[16] लॉग पीरियॉडिक्स, फ्रैक्टल ऐन्टेना का एक रूप, उनकी विद्युत चुम्बकीय विशेषताओं को एक प्रारंभिक कोण के माध्यम से ज्यामिति द्वारा विशिष्ट रूप से निर्धारित किया जाता है।[17][18]
फ्रैक्टल एंटेना, फ्रीक्वेंसी इनवेरियन, और मैक्सवेल के समीकरण
कुछ भग्न तत्व एंटेना की एक अलग और उपयोगी विशेषता उनका स्व-स्केलिंग पहलू है। 1957 में, वी.एच. रुम्सी[18]प्रस्तुत परिणाम बताते हैं कि कोण-परिभाषित स्केलिंग एक संख्या, या सीमा, आवृत्तियों पर एंटेना को अपरिवर्तनीय (समान विकिरण गुण) बनाने के लिए अंतर्निहित आवश्यकताओं में से एक थी। 1948 में जापान में वाई. मुशियाके द्वारा कार्य प्रारंभ[19] स्व-पूरक एंटीना वाले आवृत्ति स्वतंत्र एंटेना के समान परिणामों का प्रदर्शन किया। स्व-पूरकता।
ऐसा माना जाता था कि इसके सही होने के लिए एंटेना को कोणों द्वारा परिभाषित किया जाना था, लेकिन 1999 में इसकी खोज की गई[20] एंटेना आवृत्ति और बैंडविड्थ अपरिवर्तनीय बनाने के लिए स्व-समानता अंतर्निहित आवश्यकताओं में से एक थी। दूसरे शब्दों में, स्व-समान पहलू आवृत्ति स्वतंत्रता के लिए मूल समरूपता के साथ-साथ अंतर्निहित आवश्यकता थी। कोण-परिभाषित एंटेना स्व-समान हैं, लेकिन अन्य स्व-समान एंटेना आवृत्ति स्वतंत्र हैं, हालांकि कोण-परिभाषित नहीं हैं।
मैक्सवेल के समीकरणों पर आधारित इस विश्लेषण से पता चला है कि फ्रैक्टल एंटेना विद्युत चुम्बकीय घटना के एक प्रमुख पहलू में एक बंद रूप और अद्वितीय अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। बुद्धि के लिए: मैक्सवेल के समीकरणों की अचल संपत्ति। इसे अब होहलफेल्ड-कोहेन-रुम्सी (HCR) सिद्धांत के रूप में जाना जाता है। स्व-संपूरकता पर मुशीके के पहले के कार्य को प्रतिबाधा सुगमता तक सीमित दिखाया गया था, जैसा कि बाबिनेट के सिद्धांत से अपेक्षित था, लेकिन आवृत्ति आक्रमण नहीं।
अन्य उपयोग
एंटेना के रूप में उनके उपयोग के अलावा, फ्रैक्टल्स ने लोड, काउंटरपोइज़ (ग्राउंड सिस्टम), और ग्राउंड प्लेन सहित अन्य एंटीना सिस्टम घटकों में भी आवेदन पाया है।
फ्रैक्टल इंडक्टर्स और फ्रैक्टल ट्यून सर्किट (फ्रैक्टल रेज़ोनेटर) भी फ्रैक्टल एलिमेंट एंटेना के साथ-साथ खोजे और आविष्कार किए गए थे।[3][21] इसका एक उभरता हुआ उदाहरण मेटामटेरियल्स में है। एक हालिया आविष्कार माइक्रोवेव आवृत्तियों पर पहला वाइडबैंड मेटामेट्री अदृश्यता लबादा बनाने के लिए क्लोज-पैक्ड फ्रैक्टल रेज़ोनेटर का उपयोग करके प्रदर्शित करता है।[22][23] फ्रैक्टल फिल्टर (एक प्रकार का ट्यून्ड सर्किट) एक और उदाहरण है जहां छोटे आकार और बेहतर अस्वीकृति के लिए फ्रैक्टल दृष्टिकोण की श्रेष्ठता सिद्ध हुई है।[24][25][26] चूंकि फ्रैक्टल्स को काउंटरपोइज़, लोड, ग्राउंड प्लेन और फिल्टर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, सभी भागों को एंटेना के साथ एकीकृत किया जा सकता है, उन्हें कुछ एंटीना सिस्टम के हिस्से माना जाता है और इस प्रकार फ्रैक्टल एंटेना के संदर्भ में चर्चा की जाती है।
यह भी देखें
संदर्भ
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बाहरी कड़ियाँ
- How to make a fractal antenna for HDTV or DTV
- CPW-fed H-tree fractal antenna for WLAN, WIMAX, RFID, C-band, HiperLAN, and UWB applications
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