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

2. Applikazzjoni ta' MTM-TL f'Sistemi ta' Antenni
Din it-taqsima se tiffoka fuq TLs artifiċjali metamaterjali u wħud mill-aktar applikazzjonijiet komuni u rilevanti tagħhom għar-realizzazzjoni ta' diversi strutturi ta' antenni bi prezz baxx, manifattura faċli, minjaturizzazzjoni, bandwidth wiesgħa, qligħ u effiċjenza għolja, kapaċità ta' skennjar ta' firxa wiesgħa u profil baxx. Dawn huma diskussi hawn taħt.

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

Fejn vp tirrappreżenta l-veloċità tal-fażi tal-linja ta' trasmissjoni. Kif jidher minn hawn fuq, il-bandwidth tikkorrispondi mill-qrib mad-dewmien tal-grupp, li huwa d-derivata ta' φ fir-rigward tal-frekwenza. Għalhekk, hekk kif it-tul tal-linja ta' trasmissjoni jsir iqsar, il-bandwidth isir ukoll usa'. 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 fiċ-ċirkwiti distribwiti tradizzjonali, il-bandwidth operattiv mhuwiex faċli biex jiġi kkontrollat. Dan jista' jiġi attribwit għal-limitazzjonijiet tal-linji ta' trasmissjoni 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 tad-dispersjoni. TL metamaterjali artifiċjali jista' jikseb dan il-għan. Abbażi ta' dan l-approċċ, ħafna metodi biex tittejjeb il-bandwidth tal-antenni huma proposti fid-dokument. L-istudjużi ddisinjaw u ffabbrikaw żewġ antenni broadband mgħobbija b'reżonaturi split ring (ara Figura 7). Ir-riżultati murija fil-Figura 7 juru li wara li r-reżonatur taċ-ċirku maqsum jiġi mgħobbi bl-antenna monopole konvenzjonali, tiġi eċċitata modalità ta' frekwenza reżonanti baxxa. Id-daqs tar-reżonatur taċ-ċirku maqsum huwa ottimizzat biex tinkiseb reżonanza qrib dik tal-antenna monopole. Ir-riżultati juru li meta ż-żewġ reżonanzi jikkoinċidu, il-karatteristiċi tal-bandwidth u tar-radjazzjoni tal-antenna jiżdiedu. It-tul u l-wisa' tal-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'reżonatur taċ-ċirku maqsum huma 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz), rispettivament. Għall-antenna konvenzjonali f'forma ta' F u l-antenna f'forma ta' T mingħajr reżonatur 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'reżonatur ta' ċirku maqsum, dawn il-parametri huma 4dBi - 81.2% u 4.4dBi - 83%, rispettivament, fil-medda ta' 6GHz. Bl-implimentazzjoni ta' reżonatur ta' 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-bandwidth tal-kejl titjieb b'madwar 2.4 darbiet u 2.11 darbiet meta mqabbla ma' antenni monopole tradizzjonali ta' daqs bejn wieħed u ieħor fiss.

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

Kif muri fil-Figura 8, jintwerew ir-riżultati sperimentali tal-antenna monopole stampata kompatta. 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. Id-disinn tal-antenna huwa simili għal struttura ta' folja trijangulari 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 jwessgħu l-bandwidth tal-antenna. L-antenna tirradja kważi omnidirezzjonalment, u tkopri l-biċċa l-kbira tal-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 spiża baxxa, u għandu prospetti potenzjali ta' applikazzjoni f'sistemi ta' komunikazzjoni mingħajr fili broadband.

Figura 8: Antenna monopole mgħobbija b'reżonatur ta' ċirku maqsum.

Il-Figura 9 turi struttura ta' antenna planari li tikkonsisti f'żewġ pari ta' linji ta' wajer meandru interkonnessi mqabbdin ma' pjan ta' ert forma ta' T maqtugħ permezz ta' żewġ vias. Id-daqs tal-antenna huwa 38.5 × 36.6 mm2 (0.070λ0 × 0.067λ0), fejn λ0 hija t-tul tal-mewġa fl-ispazju ħieles ta' 0.55 GHz. L-antenna tirradja omnidirezzjonalment 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. Antenna tal-Mewġa li Tnixxi (LWA)
L-antenna l-ġdida tal-mewġa tnixxija hija waħda mill-applikazzjonijiet ewlenin għar-realizzazzjoni ta' TL metamaterjal artifiċjali. Għal antenni tal-mewġa tnixxija, l-effett tal-kostanti tal-fażi β fuq l-angolu tar-radjazzjoni (θm) u l-wisa' massima tar-raġġ (Δθ) huwa kif ġej:

L hija t-tul tal-antenna, k0 huwa n-numru tal-mewġa fi spazju vojt, u λ0 hija t-tul tal-mewġa fi spazju vojt. Innota li r-radjazzjoni sseħħ biss meta |β|

3. Antenna tar-reżonatur ta' ordni żero
Proprjetà unika tal-metamaterjal CRLH hija li β jista' jkun 0 meta l-frekwenza ma tkunx ugwali għal żero. Abbażi ta' din il-proprjetà, jista' jiġi ġġenerat reżonatur ġdid ta' ordni żero (ZOR). Meta β ikun żero, ma jseħħ l-ebda spostament tal-fażi fir-reżonatur kollu. Dan għaliex il-kostanti tal-ispostament 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 ta' E, u d-daqs totali huwa 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 u 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, rispettivament, fejn λ0 jirrappreżenta t-tul tal-mewġa tal-ispazju 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'bandwidths relattivi ta' 91.9% u 96.0%. Minbarra l-karatteristiċi ta' daqs żgħir u bandwidth wiesgħa, 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 ta' antenna double-E u triple-E proposti.

4. Antenna tas-Slott
Ġie propost metodu sempliċi biex titkabbar 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 imqiegħda vertikalment fuq xulxin, li fihom irqajja u linji meandri, u hemm slott forma ta' S fuq l-irqajja. L-antenna hija mitmugħa minn stub ta' tqabbil 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 t-tul tal-mewġa tal-ispazju vojt. Ir-riżultati juru li l-antenna topera fil-medda ta' frekwenza ta' 0.85-7.90GHz, u l-bandwidth operattiva tagħha hija 161.14%. L-ogħla qligħ ta' radjazzjoni u effiċjenza tal-antenna jidhru fi 3.5GHz, li huma 5.12dBi u ~80%, rispettivament.