एन्टेना समीक्षा: फ्र्याक्टल मेटासर्फेस र एन्टेना डिजाइनको समीक्षा

फ्र्याक्टलको अवधारणा १९७० को दशकमा गणितज्ञ बेनोइट बी. मन्डेलब्रोटले प्रस्तुत गरेका थिए, यद्यपि फ्र्याक्टल ज्यामितिको उत्पत्ति धेरै गणितज्ञहरूको पहिलेको कामबाट पत्ता लगाउन सकिन्छ, जस्तै क्यान्टोर (१८७०), भोन कोच (१९०४), सिएरपिन्स्की (१९१५), जुलिया (१९१८), फटौ (१९२६), र रिचर्डसन (१९५३)।
बेनोइट बी. मन्डेलब्रोटले रूख, पहाड र तटरेखा जस्ता जटिल संरचनाहरूको नक्कल गर्न नयाँ प्रकारका फ्र्याक्टलहरू परिचय गराएर फ्र्याक्टलहरू र प्रकृति बीचको सम्बन्धको अध्ययन गरे। उनले ल्याटिन विशेषण "फ्र्याक्टस" बाट "फ्र्याक्टस" शब्दको प्रयोग गरे, जसको अर्थ "भाँचिएको" वा "फ्र्याक्टर्ड" हो, अर्थात् भाँचिएको वा अनियमित टुक्राहरू मिलेर बनेको, अनियमित र खण्डित ज्यामितीय आकारहरू वर्णन गर्न जुन परम्परागत युक्लिडियन ज्यामितिद्वारा वर्गीकृत गर्न सकिँदैन। थप रूपमा, उनले फ्र्याक्टलहरू उत्पन्न गर्न र अध्ययन गर्न गणितीय मोडेलहरू र एल्गोरिदमहरू विकास गरे, जसले प्रसिद्ध मन्डेलब्रोट सेटको सिर्जना गर्‍यो, जुन सम्भवतः जटिल र असीमित रूपमा दोहोरिने ढाँचाहरू भएको सबैभन्दा प्रसिद्ध र दृश्यात्मक रूपमा आकर्षक फ्र्याक्टल आकार हो (चित्र 1d हेर्नुहोस्)।
मन्डेलब्रोटको कामले गणितमा मात्र प्रभाव पारेको छैन, तर भौतिक विज्ञान, कम्प्युटर ग्राफिक्स, जीवविज्ञान, अर्थशास्त्र र कला जस्ता विभिन्न क्षेत्रहरूमा पनि यसको प्रयोग भएको छ। वास्तवमा, जटिल र स्व-समान संरचनाहरूको मोडेल र प्रतिनिधित्व गर्ने क्षमताको कारण, फ्र्याक्टलहरूको विभिन्न क्षेत्रहरूमा असंख्य नवीन अनुप्रयोगहरू छन्। उदाहरणका लागि, तिनीहरू निम्न अनुप्रयोग क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएका छन्, जुन तिनीहरूको व्यापक अनुप्रयोगका केही उदाहरणहरू मात्र हुन्:
१. कम्प्युटर ग्राफिक्स र एनिमेसन, यथार्थपरक र दृश्यात्मक रूपमा आकर्षक प्राकृतिक परिदृश्य, रूखहरू, बादलहरू, र बनावटहरू उत्पन्न गर्दै;
२. डिजिटल फाइलहरूको आकार घटाउन डाटा कम्प्रेसन प्रविधि;
३. छवि र संकेत प्रशोधन, छविहरूबाट सुविधाहरू निकाल्ने, ढाँचाहरू पत्ता लगाउने, र प्रभावकारी छवि कम्प्रेसन र पुनर्निर्माण विधिहरू प्रदान गर्ने;
४. जीवविज्ञान, बिरुवाहरूको वृद्धि र मस्तिष्कमा न्यूरोन्सको संगठनको वर्णन गर्दै;
५. एन्टेना सिद्धान्त र मेटामेटेरियलहरू, कम्प्याक्ट/मल्टी-ब्यान्ड एन्टेना र नवीन मेटासर्फेसहरू डिजाइन गर्दै।
हाल, फ्र्याक्टल ज्यामितिले विभिन्न वैज्ञानिक, कलात्मक र प्राविधिक विषयहरूमा नयाँ र नवीन प्रयोगहरू फेला पार्न जारी राखेको छ।
इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक (EM) प्रविधिमा, एन्टेनादेखि मेटामटेरियल र फ्रिक्वेन्सी सेलेक्टिभ सतहहरू (FSS) सम्म, लघुकरण आवश्यक पर्ने अनुप्रयोगहरूको लागि भग्न आकारहरू धेरै उपयोगी हुन्छन्। परम्परागत एन्टेनाहरूमा भग्न ज्यामिति प्रयोग गर्नाले तिनीहरूको विद्युतीय लम्बाइ बढाउन सकिन्छ, जसले गर्दा अनुनाद संरचनाको समग्र आकार घट्छ। थप रूपमा, भग्न आकारहरूको स्व-समान प्रकृतिले तिनीहरूलाई बहु-ब्यान्ड वा ब्रॉडब्यान्ड अनुनाद संरचनाहरू साकार पार्नको लागि आदर्श बनाउँछ। फ्र्याक्टलहरूको अन्तर्निहित लघुकरण क्षमताहरू विभिन्न अनुप्रयोगहरूको लागि परावर्तक एरे, चरणबद्ध एरे एन्टेना, मेटामटेरियल अवशोषक र मेटासर्फेसहरू डिजाइन गर्न विशेष रूपमा आकर्षक छन्। वास्तवमा, धेरै सानो एरे तत्वहरू प्रयोग गर्नाले धेरै फाइदाहरू ल्याउन सक्छ, जस्तै पारस्परिक युग्मन घटाउने वा धेरै सानो तत्व स्पेसिङ भएका एरेहरूसँग काम गर्न सक्षम हुनु, यसरी राम्रो स्क्यानिङ प्रदर्शन र कोणीय स्थिरताको उच्च स्तर सुनिश्चित गर्ने।
माथि उल्लेख गरिएका कारणहरूले गर्दा, फ्र्याक्टल एन्टेना र मेटासर्फेसहरूले इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक्सको क्षेत्रमा दुई आकर्षक अनुसन्धान क्षेत्रहरू प्रतिनिधित्व गर्छन् जसले हालका वर्षहरूमा धेरै ध्यान आकर्षित गरेका छन्। दुबै अवधारणाहरूले वायरलेस सञ्चार, रडार प्रणाली र सेन्सिङमा विस्तृत दायराको अनुप्रयोगहरूको साथ, विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूलाई हेरफेर र नियन्त्रण गर्ने अद्वितीय तरिकाहरू प्रदान गर्दछ। तिनीहरूको स्व-समान गुणहरूले उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय प्रतिक्रिया कायम राख्दै तिनीहरूलाई आकारमा सानो हुन अनुमति दिन्छ। यो कम्प्याक्टनेस विशेष गरी मोबाइल उपकरणहरू, RFID ट्यागहरू, र एयरोस्पेस प्रणालीहरू जस्ता अन्तरिक्ष-सीमित अनुप्रयोगहरूमा फाइदाजनक छ।
फ्र्याक्टल एन्टेना र मेटासर्फेसको प्रयोगले वायरलेस सञ्चार, इमेजिङ र रडार प्रणालीहरूमा उल्लेखनीय सुधार गर्ने क्षमता राख्छ, किनकि तिनीहरूले परिष्कृत कार्यक्षमताका साथ कम्प्याक्ट, उच्च-प्रदर्शन उपकरणहरू सक्षम पार्छन्। थप रूपमा, धेरै फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डहरूमा सञ्चालन गर्ने क्षमता र यसको लघुकरण गर्ने क्षमताको कारणले गर्दा, सामग्री निदानको लागि माइक्रोवेभ सेन्सरहरूको डिजाइनमा फ्र्याक्टल ज्यामिति बढ्दो रूपमा प्रयोग भइरहेको छ। यी क्षेत्रहरूमा जारी अनुसन्धानले तिनीहरूको पूर्ण क्षमता महसुस गर्न नयाँ डिजाइन, सामग्री र निर्माण प्रविधिहरूको अन्वेषण गर्न जारी राखेको छ।
यस पेपरको उद्देश्य फ्र्याक्टल एन्टेना र मेटासर्फेसहरूको अनुसन्धान र अनुप्रयोग प्रगतिको समीक्षा गर्नु र अवस्थित फ्र्याक्टल-आधारित एन्टेना र मेटासर्फेसहरूको तुलना गर्नु हो, तिनीहरूका फाइदाहरू र सीमितताहरूलाई हाइलाइट गर्दै। अन्तमा, नवीन परावर्तक र मेटामटेरियल एकाइहरूको विस्तृत विश्लेषण प्रस्तुत गरिएको छ, र यी विद्युत चुम्बकीय संरचनाहरूको चुनौतीहरू र भविष्यका विकासहरूबारे छलफल गरिएको छ।