2. MTM-TL-ის გამოყენება ანტენის სისტემებში
ეს განყოფილება ყურადღებას გაამახვილებს ხელოვნურ მეტამატერიალურ TL-ებზე და მათ ზოგიერთ ყველაზე გავრცელებულ და შესაბამის აპლიკაციებზე სხვადასხვა ანტენის სტრუქტურების რეალიზაციისთვის დაბალი ღირებულებით, მარტივი წარმოებით, მინიატურიზაცია, ფართო გამტარუნარიანობა, მაღალი მომატება და ეფექტურობა, ფართო დიაპაზონის სკანირების შესაძლებლობა და დაბალი პროფილი. ისინი განიხილება ქვემოთ.
1. ფართოზოლოვანი და მრავალსიხშირული ანტენები
l სიგრძის ტიპურ TL-ში, როდესაც მოცემულია ω0 კუთხური სიხშირე, გადამცემი ხაზის ელექტრული სიგრძე (ან ფაზა) შეიძლება გამოითვალოს შემდეგნაირად:
სადაც vp წარმოადგენს გადამცემი ხაზის ფაზურ სიჩქარეს. როგორც ზემოაღნიშნულიდან ჩანს, გამტარუნარიანობა მჭიდროდ შეესაბამება ჯგუფის დაყოვნებას, რომელიც არის φ-ს წარმოებული სიხშირის მიმართ. ამიტომ, რაც უფრო მოკლე ხდება გადამცემი ხაზის სიგრძე, გამტარუნარიანობა ასევე ფართოვდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, არსებობს უკუკავშირი გამტარუნარიანობასა და გადამცემი ხაზის ფუნდამენტურ ფაზას შორის, რომელიც სპეციფიკურია დიზაინისთვის. ეს გვიჩვენებს, რომ ტრადიციულ განაწილებულ სქემებში ოპერაციული გამტარუნარიანობის კონტროლი ადვილი არ არის. ეს შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ტრადიციული გადამცემი ხაზების შეზღუდვებს თავისუფლების ხარისხით. თუმცა, დატვირთვის ელემენტები საშუალებას იძლევა გამოიყენონ დამატებითი პარამეტრები მეტამატერიალურ TL-ებში და ფაზური პასუხის კონტროლი შესაძლებელია გარკვეულწილად. გამტარუნარიანობის გაზრდის მიზნით, აუცილებელია დისპერსიის მახასიათებლების ოპერაციული სიხშირის მახლობლად მსგავსი დახრილობა. ამ მიზნის მიღწევა შეუძლია ხელოვნურ მეტამატერიალურ TL-ს. ამ მიდგომიდან გამომდინარე, ნაშრომში შემოთავაზებულია ანტენების გამტარუნარიანობის გაზრდის მრავალი მეთოდი. მეცნიერებმა დააპროექტეს და შექმნეს ორი ფართოზოლოვანი ანტენა, რომლებიც დატვირთული იყო გაყოფილი რგოლის რეზონატორებით (იხ. სურათი 7). მე-7 სურათზე ნაჩვენები შედეგები აჩვენებს, რომ გაყოფილი რგოლის რეზონატორის ჩატვირთვის შემდეგ ჩვეულებრივი მონოპოლური ანტენით, აღგზნებულია დაბალი რეზონანსული სიხშირის რეჟიმი. გაყოფილი რგოლის რეზონატორის ზომა ოპტიმიზებულია მონოპოლური ანტენის რეზონანსის მიახლოების მისაღწევად. შედეგები აჩვენებს, რომ როდესაც ორი რეზონანსი ემთხვევა, ანტენის გამტარუნარიანობა და რადიაციის მახასიათებლები იზრდება. მონოპოლური ანტენის სიგრძე და სიგანე არის შესაბამისად 0,25λ0×0,11λ0 და 0,25λ0×0,21λ0 (4 GHz), ხოლო გაყოფილი რგოლის რეზონატორით დატვირთული მონოპოლური ანტენის სიგრძე და სიგანე არის 0,29λ0×0,21λ0 (2,9 GHz). ), შესაბამისად. ჩვეულებრივი F- ფორმის ანტენისთვის და T- ფორმის ანტენისთვის გაყოფილი რგოლის რეზონატორის გარეშე, 5 გჰც დიაპაზონში გაზომილი ყველაზე მაღალი მომატება და გამოსხივების ეფექტურობა არის 3.6dBi - 78.5% და 3.9dBi - 80.2%, შესაბამისად. გაყოფილი რგოლის რეზონატორით დატვირთული ანტენისთვის ეს პარამეტრებია 4dBi - 81.2% და 4.4dBi - 83%, შესაბამისად, 6GHz დიაპაზონში. გაყოფილი რგოლის რეზონატორის დანერგვით, როგორც შესატყვისი დატვირთვა მონოპოლურ ანტენაზე, 2.9 GHz ~ 6.41 GHz და 2.6 GHz ~ 6.6 GHz ზოლები შეიძლება იყოს მხარდაჭერილი, რაც შეესაბამება ფრაქციული გამტარუნარიანობას შესაბამისად 75.4% და ~87%. ეს შედეგები აჩვენებს, რომ გაზომვის გამტარუნარიანობა გაუმჯობესებულია დაახლოებით 2.4-ჯერ და 2.11-ჯერ შედარებით ტრადიციულ მონოპოლურ ანტენებთან შედარებით, დაახლოებით ფიქსირებული ზომის.
სურათი 7. ორი ფართოზოლოვანი ანტენა დატვირთული გაყოფილი რგოლის რეზონატორებით.
როგორც მე-8 სურათზეა ნაჩვენები, ნაჩვენებია კომპაქტური დაბეჭდილი მონოპოლური ანტენის ექსპერიმენტული შედეგები. როდესაც S11≤- 10 dB, ოპერაციული გამტარობა არის 185% (0.115-2.90 GHz), ხოლო 1.45 GHz-ზე, პიკური მომატება და გამოსხივების ეფექტურობა არის 2.35 dBi და 78.8%, შესაბამისად. ანტენის განლაგება მსგავსია უკანა მხარეს სამკუთხა ფურცლის სტრუქტურისა, რომელიც იკვებება მრუდი დენის გამყოფით. დამსხვრეული GND შეიცავს ცენტრალურ ნაკვთს, რომელიც მოთავსებულია მიმწოდებლის ქვეშ და ოთხი ღია რეზონანსული რგოლი განაწილებულია მის გარშემო, რაც აფართოებს ანტენის გამტარობას. ანტენა ასხივებს თითქმის omnidirectionally, მოიცავს VHF და S ზოლების უმეტესობას და ყველა UHF და L ზოლებს. ანტენის ფიზიკური ზომაა 48,32×43,72×0,8 მმ3, ხოლო ელექტრული ზომა არის 0,235λ0×0,211λ0×0,003λ0. მას აქვს მცირე ზომის და დაბალი ღირებულების უპირატესობები და აქვს გამოყენების პოტენციური პერსპექტივები ფართოზოლოვანი უკაბელო საკომუნიკაციო სისტემებში.
სურათი 8: მონოპოლური ანტენა დატვირთული გაყოფილი რგოლის რეზონატორით.
ნახაზი 9 გვიჩვენებს ანტენის გეგმიურ სტრუქტურას, რომელიც შედგება ორი წყვილი ურთიერთდაკავშირებული მეანდრის მავთულის მარყუჟისგან, რომლებიც დამიწებული არიან ჩამოჭრილი T-ის ფორმის დამიწის სიბრტყეზე ორი ვიზის მეშვეობით. ანტენის ზომაა 38,5×36,6 მმ2 (0,070λ0×0,067λ0), სადაც λ0 არის თავისუფალი სივრცის ტალღის სიგრძე 0,55 გჰც. ანტენა ასხივებს omnidirectionally E-plane-ში ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონში 0.55 ~ 3.85 GHz, მაქსიმალური მომატებით 5.5dBi 2.35 GHz-ზე და ეფექტურობით 90.1%. ეს მახასიათებლები შემოთავაზებულ ანტენას შესაფერისს ხდის სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის, მათ შორის UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi და Bluetooth.
ნახ. 9 შემოთავაზებული გეგმა ანტენის სტრუქტურა.
2. გაჟონვის ტალღის ანტენა (LWA)
ახალი გაჟონვის ტალღის ანტენა არის ერთ-ერთი მთავარი აპლიკაცია ხელოვნური მეტამატერიალური TL-ის რეალიზაციისთვის. გაჟონვადი ტალღის ანტენებისთვის, β ფაზის მუდმივის ეფექტი გამოსხივების კუთხეზე (θm) და სხივის მაქსიმალურ სიგანეზე (Δθ) არის შემდეგი:
L არის ანტენის სიგრძე, k0 არის ტალღის ნომერი თავისუფალ სივრცეში და λ0 არის ტალღის სიგრძე თავისუფალ სივრცეში. გაითვალისწინეთ, რომ გამოსხივება ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც |β|
3. ნულოვანი რიგის რეზონატორის ანტენა
CRLH მეტამატერიალის უნიკალური თვისება არის ის, რომ β შეიძლება იყოს 0, როდესაც სიხშირე არ არის ნულის ტოლი. ამ თვისებიდან გამომდინარე, შეიძლება შეიქმნას ახალი ნულოვანი რიგის რეზონატორი (ZOR). როდესაც β არის ნულოვანი, არ ხდება ფაზის ცვლა მთელ რეზონატორში. ეს იმიტომ ხდება, რომ ფაზის ცვლის მუდმივი φ = - βd = 0. გარდა ამისა, რეზონანსი დამოკიდებულია მხოლოდ რეაქტიულ დატვირთვაზე და დამოუკიდებელია სტრუქტურის სიგრძისგან. სურათი 10 გვიჩვენებს, რომ შემოთავაზებული ანტენა დამზადებულია E- ფორმის ორი და სამი ერთეულის გამოყენებით, და საერთო ზომა არის 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 და 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0, შესაბამისად, waL0, შესაბამისად, waλ0. თავისუფალი ადგილი მუშაობის დროს სიხშირეები 500 MHz და 650 MHz, შესაბამისად. ანტენა მუშაობს 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) და 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) სიხშირეებზე, ფარდობითი გამტარუნარიანობით 91.9% და 96.0%. მცირე ზომისა და ფართო გამტარუნარიანობის მახასიათებლების გარდა, პირველი და მეორე ანტენის მომატება და ეფექტურობა არის შესაბამისად 5.3dBi და 85% (1GHz) და 5.7dBi და 90% (1.4GHz).
ნახ. 10 შემოთავაზებული ორმაგი-E და სამმაგი-E ანტენის სტრუქტურები.
4. სლოტი ანტენა
შემოთავაზებულია მარტივი მეთოდი CRLH-MTM ანტენის დიაფრაგმის გასადიდებლად, მაგრამ მისი ანტენის ზომა თითქმის უცვლელია. როგორც ნაჩვენებია 11 სურათზე, ანტენა მოიცავს ერთმანეთზე ვერტიკალურად დაწყობილ CRLH ერთეულებს, რომლებიც შეიცავენ ლაქებსა და მეანდრის ხაზებს და არის S-ის ფორმის ჭრილი. ანტენა იკვებება CPW შესატყვისი ნაკერით და მისი ზომაა 17,5 მმ × 32,15 მმ × 1,6 მმ, რაც შეესაბამება 0,204λ0×0,375λ0×0,018λ0, სადაც λ0 (3,5 გჰც) წარმოადგენს თავისუფალი სივრცის ტალღის სიგრძეს. შედეგები აჩვენებს, რომ ანტენა მუშაობს 0,85-7,90 გჰც სიხშირის დიაპაზონში და მისი ოპერაციული გამტარობა 161,14%. ანტენის ყველაზე მაღალი გამოსხივების მომატება და ეფექტურობა ჩნდება 3.5 გჰც სიხშირეზე, რაც შესაბამისად არის 5.12 dBi და ~80%.
ნახ. 11 შემოთავაზებული CRLH MTM სლოტი ანტენა.
ანტენების შესახებ მეტი ინფორმაციისთვის ეწვიეთ:
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-30-2024
