Antenas fractales
Páginas: 8 (1975 palabras)
Publicado: 2 de noviembre de 2010
ANTENAS FRACTALES.
INTRODUCCIÓN.
Un fractal es un objeto semigeométrico cuya estructura básica, fragmentada o irregular, se repite a diferentes escalas. El término fue propuesto por el matemático Benoît Mandelbrot en 1975 y deriva del Latín fractus, que significa quebrado o fracturado. Muchas estructuras naturales son de tipo fractal.
A continuación se presentan las propiedades, ventajasy aplicaciones de las antenas fractales en el mercado actual. Se exponen los tipos de antenas fractales y sus características mas significantes.
PROBLEMA DE LAS ANTENAS COMUNES.
Las antenas son objetos sencillos en apariencia, pero la teoría subyacente, basada en las ecuaciones de Maxwell para el electromagnetismo, es casi impenetrable. Por esta razón los diseñadores de antenas se venobligados a proceder por tanteos, por prueba y error. Incluso los receptores técnicamente más avanzados dependen con frecuencia de un simple hilo colgante, que no se diferencia en nada de los utilizados hace un siglo por G. Marconi en sus primeras pruebas de transmisión por radio.
SOLUCIÓN CON FRACTALES.
El objetivo de usar Antenas Fractales es el de ampliar las bandas de frecuencia en lossistemas móviles. El utilizar una antena para cada banda es poco útil, así se busca tener una sola antena que funcione para varias frecuencias.
El tamaño de una antena siempre va relacionado estrechamente con la longitud de onda de la banda a ser transmitida por medio de esta; es por esto que no es posible utilizar una misma antena a diferentes frecuencias. Los Fractales permiten diseñar antenasmultibanda, con la geometría fractal se obtienen antenas que contienen en un solo objeto, copias de él mismo en diferentes tamaños, y esto permite el mismo comportamiento a diferentes frecuencias.
Los fractales mejoran el diseño de antenas básicamente por dos motivos: En primer lugar, pueden aumentar el rendimiento de las antenas compuestas. Muchas antenas que en apariencia parecen constituir una solaunidad –gran parte de las antenas de radar, entre ellas- están en realidad compuestas por una formación de hasta un millar de pequeñas antenas. Su disposición suele ser o perfectamente regular o, por el contrario, aleatoria. Dwight Jaggard y Douglas Werner han descubierto que una distribución fractal puede combinar la robustez de los sistemas aleatoriamente dispuestos con el rendimiento de losregulares, todo ello utilizando la cuarta parte de elementos. Los fractales pueden ofrecer desorden a pequeña escala y orden a gran escala.
En segundo término, la forma fractal puede ser beneficiosa incluso para antenas aisladas. Nathan Cohen y un equipo de ingenieros de la Universidad Politécnica de Cataluña, han experimentado, de forma independiente, con hilos doblados siguiendo la forma de lascurvas de Koch, o de los triángulos de Sierpinski. Al replegar así la antena se consigue no sólo alojar la misma longitud en un espacio seis veces menor, sino que su forma dentada genera capacitancia e inductancia adicionales, haciendo innecesarios elementos externos para su sintonización o para aumentar la anchura de la banda de frecuencias que pueda recibir.
Las propiedades de los fractales,antes expuestas, se aprovechan en la construcción de antenas que pueden obtener anchos de banda de 10 a 40% de la frecuencia central superiores a las antenas clásicas (de 10% a 20% de fc,), patrones de radiación estables y gran número de bandas
determinado por el número de iteraciones del fractal.
Las primeras antenas diseñadas, fueron arreglos planos y lineales tipo fractales delgados,organizando los elementos en un patrón Fractal para reducir el número de elementos en el arreglo
y obtener antenas de banda ancha o desempeño en múltiples bandas. Por ejemplo las antenas Logperiódica y Espiral. Actualmente se está trabajando con curvas y objetos fractales como los triángulos de Sierpinski, árboles fractales, curvas e islas de Kock, entre otras (Ver Fig. 1, 2 y 3) que
minimicen el...
INTRODUCCIÓN.
Un fractal es un objeto semigeométrico cuya estructura básica, fragmentada o irregular, se repite a diferentes escalas. El término fue propuesto por el matemático Benoît Mandelbrot en 1975 y deriva del Latín fractus, que significa quebrado o fracturado. Muchas estructuras naturales son de tipo fractal.
A continuación se presentan las propiedades, ventajasy aplicaciones de las antenas fractales en el mercado actual. Se exponen los tipos de antenas fractales y sus características mas significantes.
PROBLEMA DE LAS ANTENAS COMUNES.
Las antenas son objetos sencillos en apariencia, pero la teoría subyacente, basada en las ecuaciones de Maxwell para el electromagnetismo, es casi impenetrable. Por esta razón los diseñadores de antenas se venobligados a proceder por tanteos, por prueba y error. Incluso los receptores técnicamente más avanzados dependen con frecuencia de un simple hilo colgante, que no se diferencia en nada de los utilizados hace un siglo por G. Marconi en sus primeras pruebas de transmisión por radio.
SOLUCIÓN CON FRACTALES.
El objetivo de usar Antenas Fractales es el de ampliar las bandas de frecuencia en lossistemas móviles. El utilizar una antena para cada banda es poco útil, así se busca tener una sola antena que funcione para varias frecuencias.
El tamaño de una antena siempre va relacionado estrechamente con la longitud de onda de la banda a ser transmitida por medio de esta; es por esto que no es posible utilizar una misma antena a diferentes frecuencias. Los Fractales permiten diseñar antenasmultibanda, con la geometría fractal se obtienen antenas que contienen en un solo objeto, copias de él mismo en diferentes tamaños, y esto permite el mismo comportamiento a diferentes frecuencias.
Los fractales mejoran el diseño de antenas básicamente por dos motivos: En primer lugar, pueden aumentar el rendimiento de las antenas compuestas. Muchas antenas que en apariencia parecen constituir una solaunidad –gran parte de las antenas de radar, entre ellas- están en realidad compuestas por una formación de hasta un millar de pequeñas antenas. Su disposición suele ser o perfectamente regular o, por el contrario, aleatoria. Dwight Jaggard y Douglas Werner han descubierto que una distribución fractal puede combinar la robustez de los sistemas aleatoriamente dispuestos con el rendimiento de losregulares, todo ello utilizando la cuarta parte de elementos. Los fractales pueden ofrecer desorden a pequeña escala y orden a gran escala.
En segundo término, la forma fractal puede ser beneficiosa incluso para antenas aisladas. Nathan Cohen y un equipo de ingenieros de la Universidad Politécnica de Cataluña, han experimentado, de forma independiente, con hilos doblados siguiendo la forma de lascurvas de Koch, o de los triángulos de Sierpinski. Al replegar así la antena se consigue no sólo alojar la misma longitud en un espacio seis veces menor, sino que su forma dentada genera capacitancia e inductancia adicionales, haciendo innecesarios elementos externos para su sintonización o para aumentar la anchura de la banda de frecuencias que pueda recibir.
Las propiedades de los fractales,antes expuestas, se aprovechan en la construcción de antenas que pueden obtener anchos de banda de 10 a 40% de la frecuencia central superiores a las antenas clásicas (de 10% a 20% de fc,), patrones de radiación estables y gran número de bandas
determinado por el número de iteraciones del fractal.
Las primeras antenas diseñadas, fueron arreglos planos y lineales tipo fractales delgados,organizando los elementos en un patrón Fractal para reducir el número de elementos en el arreglo
y obtener antenas de banda ancha o desempeño en múltiples bandas. Por ejemplo las antenas Logperiódica y Espiral. Actualmente se está trabajando con curvas y objetos fractales como los triángulos de Sierpinski, árboles fractales, curvas e islas de Kock, entre otras (Ver Fig. 1, 2 y 3) que
minimicen el...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.