Aħbarijiet - Reviżjoni tal-antenni tal-linji ta' trażmissjoni bbażati fuq metamaterjali (Parti 2)

2. Applikazzjoni ta 'MTM-TL fis-Sistemi ta' Antenna
Din it-taqsima se tiffoka fuq TLs ta 'metamaterjali artifiċjali u wħud mill-applikazzjonijiet l-aktar komuni u rilevanti tagħhom biex jiġu realizzati diversi strutturi ta' antenna bi prezz baxx, manifattura faċli, minjaturizzazzjoni, bandwidth wiesa ', qligħ għoli u effiċjenza, kapaċità ta' skanjar ta 'firxa wiesgħa u profil baxx. Huma diskussi hawn taħt.

1. Antenni tal-broadband u multi-frekwenza
F'TL tipiku b'tul ta 'l, meta tingħata l-frekwenza angolari ω0, it-tul elettriku (jew fażi) tal-linja ta' trasmissjoni jista 'jiġi kkalkulat kif ġej:

Fejn vp tirrappreżenta l-veloċità tal-fażi tal-linja tat-trasmissjoni. Kif jidher minn hawn fuq, il-bandwidth jikkorrispondi mill-qrib mad-dewmien tal-grupp, li huwa d-derivattiv ta 'φ fir-rigward tal-frekwenza. Għalhekk, hekk kif it-tul tal-linja ta 'trażmissjoni jsir iqsar, il-bandwidth isir usa' wkoll. Fi kliem ieħor, hemm relazzjoni inversa bejn il-bandwidth u l-fażi fundamentali tal-linja ta 'trasmissjoni, li hija speċifika għad-disinn. Dan juri li f'ċirkwiti mqassma tradizzjonali, il-bandwidth operattiva mhix faċli biex tikkontrolla. Dan jista 'jiġi attribwit għal-limitazzjonijiet ta' linji ta 'trażmissjoni tradizzjonali f'termini ta' gradi ta 'libertà. Madankollu, l-elementi tat-tagħbija jippermettu li jintużaw parametri addizzjonali f'TLs metamaterjali, u r-rispons tal-fażi jista 'jiġi kkontrollat sa ċertu punt. Sabiex tiżdied il-bandwidth, huwa meħtieġ li jkun hemm inklinazzjoni simili ħdejn il-frekwenza operattiva tal-karatteristiċi ta 'dispersjoni. Metamaterjal artifiċjali TL jista 'jikseb dan l-għan. Ibbażat fuq dan l-approċċ, ħafna metodi għat-titjib tal-wisa 'tal-frekwenza tal-antenni huma proposti fid-dokument. L-istudjużi ddisinjaw u ffabbrikaw żewġ antenni tal-broadband mgħobbija b'resonaturi ta 'ċirku maqsum (ara l-Figura 7). Ir-riżultati murija fil-Figura 7 juru li wara t-tagħbija tar-resonatur taċ-ċirku maqsum bl-antenna monopole konvenzjonali, mod ta 'frekwenza ta' reżonanza baxxa huwa eċċitat. Id-daqs tar-resonatur taċ-ċirku maqsum huwa ottimizzat biex tinkiseb reżonanza qrib dik tal-antenna tal-monopol. Ir-riżultati juru li meta ż-żewġ reżonanzi jikkoinċidu, il-bandwidth u l-karatteristiċi tar-radjazzjoni tal-antenna jiżdiedu. It-tul u l-wisa 'ta' l-antenna monopole huma 0.25λ0×0.11λ0 u 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), rispettivament, u t-tul u l-wisa 'tal-antenna monopole mgħobbija b'resonatur ċirku maqsum huma 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz ), rispettivament. Għall-antenna konvenzjonali f'forma ta 'F u antenna f'forma ta' T mingħajr resonatur taċ-ċirku maqsum, l-ogħla qligħ u effiċjenza tar-radjazzjoni mkejla fil-medda ta '5GHz huma 3.6dBi - 78.5% u 3.9dBi - 80.2%, rispettivament. Għall-antenna mgħobbija b'resonatur taċ-ċirku maqsum, dawn il-parametri huma 4dBi - 81.2% u 4.4dBi - 83%, rispettivament, fil-medda 6GHz. Bl-implimentazzjoni ta 'resonatur taċ-ċirku maqsum bħala tagħbija ta' tqabbil fuq l-antenna monopole, il-meded ta '2.9GHz ~ 6.41GHz u 2.6GHz ~ 6.6GHz jistgħu jiġu appoġġjati, li jikkorrispondu għal bandwidths frazzjonali ta' 75.4% u ~ 87%, rispettivament. Dawn ir-riżultati juru li l-wisa 'tal-frekwenza tal-kejl hija mtejba b'madwar 2.4 darbiet u 2.11 darbiet meta mqabbla ma' antenni monopoli tradizzjonali ta 'daqs bejn wieħed u ieħor fiss.

Figura 7. Żewġ antenni tal-broadband mgħobbija b'reżonaturi split-ring.

Kif muri fil-Figura 8, ir-riżultati sperimentali tal-antenna monopole stampata kompatta huma murija. Meta S11≤- 10 dB, il-bandwidth operattiva hija 185% (0.115-2.90 GHz), u f'1.45 GHz, il-qligħ massimu u l-effiċjenza tar-radjazzjoni huma 2.35 dBi u 78.8%, rispettivament. It-tqassim tal-antenna huwa simili għal struttura ta 'folja trijangolari dahar ma' dahar, li hija mitmugħa minn diviżur tal-qawwa kurvilineari. Il-GND maqtugħ fih stub ċentrali mqiegħed taħt il-feeder, u erba 'ċrieki reżonanti miftuħa huma mqassma madwaru, li jwessa 'l-bandwidth tal-antenna. L-antenna tirradja kważi b'mod omnidirezzjonali, u tkopri ħafna mill-meded VHF u S, u l-meded UHF u L kollha. Id-daqs fiżiku tal-antenna huwa 48.32×43.72×0.8 mm3, u d-daqs elettriku huwa 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. Għandu l-vantaġġi ta 'daqs żgħir u prezz baxx, u għandu prospetti potenzjali ta' applikazzjoni f'sistemi ta 'komunikazzjoni bla fili broadband.

Figura 8: Antenna Monopole mgħobbija b'resonatur taċ-ċirku maqsum.

Il-Figura 9 turi struttura ta 'antenna pjanari li tikkonsisti f'żewġ pari ta' loops tal-wajer tal-meandri interkonnessi msejsa fuq pjan terren maqtugħ f'forma ta 'T permezz ta' żewġ vias. Id-daqs tal-antenna huwa 38.5 × 36.6 mm2 (0.070λ0 × 0.067λ0), fejn λ0 huwa l-wavelength ta 'spazju ħieles ta' 0.55 GHz. L-antenna tirradja b'mod omnidirezzjonali fil-pjan E fil-medda ta 'frekwenza operattiva ta' 0.55 ~ 3.85 GHz, b'qligħ massimu ta '5.5dBi f'2.35GHz u effiċjenza ta' 90.1%. Dawn il-karatteristiċi jagħmlu l-antenna proposta adattata għal diversi applikazzjonijiet, inklużi UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi u Bluetooth.

Fig. 9 Struttura ta' antenna planari proposta.

2. Leaky Wave Antenna (LWA)
L-antenna ġdida tal-mewġ leaky hija waħda mill-applikazzjonijiet ewlenin għar-realizzazzjoni ta 'metamaterjal artifiċjali TL. Għall-antenni tal-mewġ leaky, l-effett tal-kostanti tal-fażi β fuq l-angolu tar-radjazzjoni (θm) u l-wisa 'massimu tar-raġġ (Δθ) huwa kif ġej:

L huwa t-tul tal-antenna, k0 huwa n-numru tal-mewġ fl-ispazju ħieles, u λ0 huwa t-tul tal-mewġ fl-ispazju ħieles. Innota li r-radjazzjoni sseħħ biss meta |β|

3. Antenna tar-resonatur ta' ordni żero
Proprjetà unika tal-metamaterjal CRLH hija li β jista 'jkun 0 meta l-frekwenza ma tkunx ugwali għal żero. Ibbażat fuq din il-proprjetà, jista 'jiġi ġġenerat reżonatur ġdid ta' ordni żero (ZOR). Meta β huwa żero, ma jseħħ l-ebda bidla fil-fażi fir-resonatur kollu. Dan minħabba li l-kostanti tal-bidla tal-fażi φ = - βd = 0. Barra minn hekk, ir-reżonanza tiddependi biss fuq it-tagħbija reattiva u hija indipendenti mit-tul tal-istruttura. Il-Figura 10 turi li l-antenna proposta hija fabbrikata billi jiġu applikati żewġ u tliet unitajiet b'forma E, u d-daqs totali huwa 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 u 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, rispettivament, fejn λ0 λ0 tirrappreżenta l-mewġa λ0. ta' spazju ħieles fi frekwenzi operattivi ta' 500 MHz u 650 MHz, rispettivament. L-antenna topera fi frekwenzi ta’ 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) u 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), b’wisa’ ta’ frekwenzi relattivi ta’ 91.9% u 96.0%. Minbarra l-karatteristiċi ta 'daqs żgħir u bandwidth wiesa', il-qligħ u l-effiċjenza tal-ewwel u t-tieni antenni huma 5.3dBi u 85% (1GHz) u 5.7dBi u 90% (1.4GHz), rispettivament.

Fig. 10 Strutturi proposti ta' antenna double-E u triple-E.

4. Slott Antenna
Ġie propost metodu sempliċi biex tkabbar l-apertura tal-antenna CRLH-MTM, iżda d-daqs tal-antenna tagħha kważi ma nbidilx. Kif muri fil-Figura 11, l-antenna tinkludi unitajiet CRLH f'munzelli vertikalment fuq xulxin, li fihom irqajja u linji ta 'meander, u hemm slot f'forma ta' S fuq il-garża. L-antenna hija mitmugħa minn stub li jaqbel CPW, u d-daqs tagħha huwa 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, li jikkorrispondi għal 0.204λ0 × 0.375λ0 × 0.018λ0, fejn λ0 (3.5GHz) jirrappreżenta l-wavelength ta 'spazju ħieles. Ir-riżultati juru li l-antenna topera fil-medda ta 'frekwenza ta' 0.85-7.90GHz, u l-bandwidth operattiv tagħha huwa 161.14%. L-ogħla gwadann tar-radjazzjoni u l-effiċjenza tal-antenna jidhru f'3.5GHz, li huma 5.12dBi u ~ 80%, rispettivament.