Преглед на антената: Преглед на фрактални метаповршини и дизајн на антена

Концептот на фрактали беше воведен од математичарот Беноа Б. ), Џулија (1918), Фату (1926) и Ричардсон (1953).
Беноа Б. Тој го измислил зборот „фрактал“ од латинската придавка „fractus“, што значи „скршена“ или „скршена“, односно составена од скршени или неправилни парчиња, за да опише неправилни и фрагментирани геометриски форми кои не можат да се класифицираат со традиционалната Евклидова геометрија. Дополнително, тој развил математички модели и алгоритми за генерирање и проучување на фрактали, што довело до создавање на познатото множество Манделброт, кое е веројатно најпознатата и визуелно најфасцинантната фрактална форма со сложени и бескрајно повторувачки обрасци (види Слика 1г).
Работата на Манделброт не само што имаше влијание врз математиката, туку има и примена во различни области како што се физиката, компјутерската графика, биологијата, економијата и уметноста. Всушност, поради нивната способност да моделираат и претставуваат сложени и слични структури, фракталите имаат бројни иновативни апликации во различни области. На пример, тие се широко користени во следните области на примена, кои се само неколку примери за нивната широка примена:
1. Компјутерска графика и анимација, генерирање на реални и визуелно атрактивни природни пејсажи, дрвја, облаци и текстури;
2. Технологија за компресија на податоци за намалување на големината на дигиталните датотеки;
3. Обработка на слики и сигнали, извлекување карактеристики од слики, откривање обрасци и обезбедување ефективни методи за компресија и реконструкција на сликата;
4. Биологија, опишувајќи го растот на растенијата и организацијата на невроните во мозокот;
5. Теорија на антената и метаматеријали, дизајнирање компактни/мулти-бенд антени и иновативни метаповршини.
Во моментов, фракталната геометрија продолжува да наоѓа нови и иновативни употреби во различни научни, уметнички и технолошки дисциплини.
Во електромагнетната (ЕМ) технологија, фракталните форми се многу корисни за апликации кои бараат минијатуризација, од антени до метаматеријали и површини со селективна фреквенција (FSS). Користењето на фрактална геометрија во конвенционалните антени може да ја зголеми нивната електрична должина, а со тоа да ја намали вкупната големина на резонантната структура. Дополнително, самосличната природа на фракталните форми ги прави идеални за реализација на мулти-бенд или широкопојасни резонантни структури. Вродените способности за минијатуризација на фракталите се особено атрактивни за дизајнирање рефлектирачки низи, антени со фазни низи, апсорбери на метаматеријали и метаповршини за различни апликации. Всушност, користењето многу мали елементи на низа може да донесе неколку предности, како што е намалување на меѓусебното спојување или можност за работа со низи со многу мало растојание помеѓу елементите, со што се обезбедуваат добри перформанси на скенирање и повисоки нивоа на аголна стабилност.
Од причините споменати погоре, фракталните антени и метаповршините претставуваат две фасцинантни истражувачки области во полето на електромагнетиката кои привлекоа големо внимание во последниве години. И двата концепта нудат уникатни начини за манипулирање и контрола на електромагнетните бранови, со широк опсег на апликации во безжични комуникации, радарски системи и сензори. Нивните слични својства им овозможуваат да бидат мали по големина додека одржуваат одлична електромагнетна реакција. Оваа компактност е особено поволна во апликации со ограничен простор, како што се мобилни уреди, RFID ознаки и воздушни системи.
Употребата на фрактални антени и метаповршини има потенцијал значително да ги подобри безжичните комуникации, сликите и радарските системи, бидејќи овозможуваат компактни уреди со високи перформанси и подобрена функционалност. Покрај тоа, фракталната геометрија се повеќе се користи во дизајнот на микробранови сензори за дијагностика на материјалот, поради неговата способност да работи во повеќе фреквенциски опсези и нејзината способност да се минијатуризира. Тековните истражувања во овие области продолжуваат да истражуваат нови дизајни, материјали и техники на изработка за да се реализира нивниот целосен потенцијал.
Овој труд има за цел да го прегледа напредокот во истражувањето и примената на фракталните антени и метаповршини и да ги спореди постоечките антени и метаповршини базирани на фрактал, истакнувајќи ги нивните предности и ограничувања. Конечно, претставена е сеопфатна анализа на иновативни рефлектирачки низи и метаматеријални единици, а се дискутираат предизвиците и идниот развој на овие електромагнетни структури.