МЕТОДИ ФРАКТАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ І МІНІАТЮРИЗАЦІЇ ВИПРОМІНЮВАЧІВ (ОГЛЯД)
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2026.1.355910Ключові слова:
фрактальні методи, управління діаграмою спрямованості, мініатюризація антен, дефектні структури заземленняАнотація
Проведено аналіз розвитку фрактальних методів в електродинаміці для удосконалення перетворювачів, головним чином на прикладі антен з акцентом на їх інтеграцію в безпілотні літальні апарати (БПЛА). Ключова проблема проектування таких антен полягає у протиріччі між вимогами надширокополосності (400–7000 МГц) і жорсткими обмеженнями на масогабаритні та аеродинамічні характеристики, яким традиційні геометричні параметри не відповідають.
Проаналізовано гібридні підходи, що об’єднують геометрії Коха, Серпінського та Мінківського, а також способи розширення смуги пропускання через використання дефектних структур заземлення (DGS) та метаматеріалів.
Виявлено спеціалізовані конструкції, такі як FeathR™, оптимізовані для радіоелектронних завдань боротьби при збереженні низької радіолокаційної видимості. Представлені в огляді рішення підтверджують можливість ефективного безперервного покриття спектру частот від 400 МГц до 7 ГГц та вище.
Посилання
JEM Engineering Company (Blog). Fractal Antennas, Explained – JEM Engineering. https://jemengineering.com/blog-fractal-antennasexplained/
Barnes B., Suleiman O., Badjo J. P., Das K. S.. Fractal-based electrolytic capacitor electrodes: Scaling behavior with respect to fractal order and complexity. arXiv preprint. arXiv:1810.00221. 2018. https://doi.org/10.48550/arXiv.1810.00221
Nedić J., Vassilicos J. C. Vortex shedding and aerodynamic performance of airfoil with multiscale trailing-edge modifications. AIAA Journal. 2015. Vol. 53, no. 11. P. 3240–3250. https://doi.org/10.2514/1.J053834
Li J. et al. Study on the complex band structure and auxetic behavior of fractal re-entrant honeycomb metamaterials. Materials. 2025. Vol. 18, no. 24. Article 5695. https://doi.org/10.3390/ma18245695
Fractal Antenna Systems, Inc. Products Catalog: Symphony-SP, UAVee, UACM series. Fractenna Official Website. 2025. https://www.fractenna.com/product/all.html
Khurana S., Kumar R., Emerging Y. Perspectives on multiband fractal and hybrid fractal antennas for wireless applications: a comprehensive analysis. Advances in Systems Science and Applications. 2025. Vol. 25, no. 1. P. 23–51. https://ijassa.ipu.ru/index.php/ijassa/article/download/1686/30
Jena M. R., Mishra G. P., Sahoo A. B., Mangaraj B. B. Fractal geometry and its application to antenna designs. International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT). 2019. Vol. 9, no. 1. P. 3726–3743. https://doi.org/10.35940/ijeat.A9793.109119
Bao T., Zhu M., He Z., Zhang Y., Yu G., Qiu Y., Wang J., Li Y., Zhu H., Zhou H.-M. Design of tri-mode frequency reconfigurable UAV conformal antenna based on frequency selection network. Journal of Low Power Electronics and Applications. 2025. Vol. 15, iss. 3. Article 51. https://doi.org/10.3390/jlpea15030051
Market Glass, Inc. FPC in Aerospace and Defense Market – Global Strategic Business Report. March 2026, ID: 6093731. https://www.researchandmarkets.com/reports/6093731/fpc-inaerospace-defense-market-global
Naik V. M., Rao A. P. Design and analysis of fractal antenna geometry for wideband applications. Proceedings of the International Conference on Emerging Trends in Engineering (ICETE 2023). 2023. P. 836–844. https://doi.org/10.2991/978-94-6463-252-1_84
Behera S. K., K. Patel. Design of Koch curve-based fractal antenna for ultra-wideband applications. IEEE Microwaves, Antennas, and Propagation Conference (MAPCON). 2023. P. 1–5. http://dspace.nitrkl.ac.in/dspace/bitstream/2080/4153/1/2023_MAPCON_SKBehera_Design2.pdf
Azzouz A., Bouhmidi R., Munir M. E., Nasralla M. M., Chetioui M. Characterization and analysis of hybrid fractal antennas for multiband communication and radar applications. Fractal and Fractional (MDPI). 2026. Vol. 10, iss. 1. Article 47. https://doi.org/10.3390/fractalfract10010047
Vinoy K. J. Fractal shaped antenna elements for wide-and multi-band wireless applications. A Thesis in Engineering Science and Mechanics. The Pennsylvania State University. The Graduate School. College of Engineering. Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. August 2002. https://scispace.com/pdf/fractalshaped-antenna-elements-for-wide-and-multiband-1uw9bbewqe.pdf
MathWorks Team. Multiband nature and miniaturization of fractal antennas. MATLAB & Simulink Documentation. 2024. https://ww2.mathworks.cn/help/antenna/ug/multibandnature-and-miniaturization-of-fractal-antennas.html
Parasher R., Yadav D., Saharia A. Design and analysis of hybrid fractal frequency-band reconfigurable metamaterial antenna for multi-standard wireless applications. Results in Engineering. 2025. Vol. 26. Article 104696. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.104696
Lee H., Kim Y.-B., Lim H., Lee H. L. Reconfigurable antenna for UAV-assisted wide coverage air-to-ground communications. IEEE Access. 2022. Vol. 10. P.88034–88042. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3199700
Kim J., Keun J., Yoo T., Lim S. Miniaturization and bandwidth enhancement of fractal-structured two-arm sinuous antenna using gap loading with meandering. Fractal and Fractional (MDPI). 2023. Vol. 7, iss. 12. Article 841. https://doi.org/10.3390/fractalfract7120841
Anguera J., Andújar A., Jayasinghe J. et al. Fractal antennas: an historical perspective. Fractal and Fractional (MDPI). 2020. Vol. 4, iss. 1. Article 3. https://doi.org/10.3390/fractalfract4010003
Fractal Antenna Systems develops miniaturized wideband antenna to jam swarms of drones. Everything RF News. 2025. https://www.everythingrf.com/news/details/19915-fractal-antenna-systems-develops-miniaturizedwideband-antenna-to-jam-swarms-of-drones
Kim J., Jang T., Lim S. Ultra-wideband double-pentagonal fractal antenna for C-, X-, Ku- and K-band wireless applications. Micromachines. 2025. Vol. 16, iss. 11. Article 1237. https://doi.org/10.3390/mi16111237
Malek N. A., Mokhtar N. H. M., Ali Kh., Isa F. M. Design of small antennas for 400 MHz applications. 7th International Conference on Computer and Communication Engineering (ICCCE), September 2018. 2018. https://doi.org/10.1109/ICCCE.2018.8539246
Sidhu A. K., Sivia J. S. Design of wideband fractal MIMO antenna using Minkowski and Koch hybrid curves on half octagonal radiating patch with high isolation and gain for 5G applications. Advanced Electromagnetics. 2023. Vol. 12, iss. 1. P. 58–69. https://doi.org/10.7716/aem.v12i1.1982
Guermal M., Zbitou J., Er-Rebyiy R., Aytouna F., Oukaira A., Oulhaj O. A new design of a wideband fractal antenna for RF energy harvesting applications at 5.8 GHz. EPJ Web Conferences. 2025. Vol. 326. Article 01001. https://doi.org/10.1051/epjconf/202532601001
Mandal P., Kashyap C. S., Roy L. P., Das S. K. Reconfigurable radar antenna design for UAV application. 2023 International Conference for Advancement in Technology (ICONAT) IEEE Xplore, 24–26 January 2023. 2023. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/ICONAT57137.2023.10080058
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Я. І. Лепіх, А. О. Карпенко, А. П. Балабан
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
