Warta - Tinjauan anteneu jalur transmisi dumasar kana bahan metamaterial (Bagian 2)

2. Aplikasi MTM-TL dina Systems anteneu
Bagian ieu bakal difokuskeun TLs metamaterial jieunan sareng sababaraha aplikasi anu paling umum sareng relevan pikeun ngawujudkeun rupa-rupa struktur anteneu kalayan béaya rendah, manufaktur gampang, miniaturisasi, rubakpita lebar, gain tinggi sareng efisiensi, kamampuan scanning lega sareng profil rendah. Éta dibahas di handap.

1. Broadband jeung multi-frékuénsi anteneu
Dina TL has kalayan panjang l, nalika frékuénsi sudut ω0 dirumuskeun, panjang listrik (atawa fase) jalur transmisi bisa diitung kieu:

Dimana vp ngagambarkeun laju fase tina jalur transmisi. Salaku bisa ditempo ti luhur, rubakpita pakait raket jeung reureuh grup, nu mangrupakeun turunan φ nu patali jeung frékuénsi. Ku alatan éta, salaku panjang jalur transmisi jadi pondok, rubakpita ogé jadi lega. Dina basa sejen, aya hubungan tibalik antara rubakpita jeung fase dasar tina jalur transmisi, nu desain husus. Ieu nunjukkeun yén dina sirkuit sebaran tradisional, rubakpita operasi henteu gampang dikontrol. Ieu tiasa dikaitkeun kana watesan jalur transmisi tradisional dina hal derajat kabébasan. Sanajan kitu, elemen loading ngidinan parameter tambahan bisa dipaké dina metamaterial TLs, sarta respon fase bisa dikawasa ka extent tangtu. Dina raraga ngaronjatkeun rubakpita, perlu boga lamping sarupa deukeut frékuénsi operasi tina ciri dispersi. TL metamaterial jieunan tiasa ngahontal tujuan ieu. Dumasar kana pendekatan ieu, seueur metode pikeun ningkatkeun bandwidth anteneu diusulkeun dina kertas. Sarjana geus dirancang jeung fabricated dua anteneu broadband dieusian ku resonator ring pamisah (tingali Gambar 7). Hasilna ditémbongkeun dina Gambar 7 némbongkeun yén sanggeus loading resonator ring pamisah jeung anteneu monopole konvensional, hiji mode frékuénsi resonant low bungah. Ukuran resonator ring pamisah dioptimalkeun pikeun ngahontal résonansi anu caket sareng anteneu monopole. Hasilna nunjukkeun yén nalika dua résonansi pas, bandwidth sareng karakteristik radiasi anteneu ningkat. Panjang sareng rubak anteneu monopole masing-masing 0,25λ0 × 0,11λ0 sareng 0,25λ0 × 0,21λ0 (4GHz), sareng panjang sareng rubak anteneu monopole anu dieusian ku resonator cincin pamisah nyaéta 0,29λ0 × 0,21λ0 (29λ0 × 0,21λ0 (29λ0 × 0,21λ0). ), masing-masing. Pikeun anteneu F ngawangun konvensional sarta anteneu T ngawangun tanpa resonator ring pamisah, gain pangluhurna sarta efisiensi radiasi diukur dina pita 5GHz nyaéta 3.6dBi - 78.5% jeung 3.9dBi - 80.2%, masing-masing. Pikeun anteneu dieusian ku resonator ring pamisah, parameter ieu masing-masing 4dBi - 81,2% jeung 4,4dBi - 83% dina pita 6GHz. Ku nerapkeun resonator ring pamisah salaku beban cocog dina anteneu monopole, 2.9GHz ~ 6.41GHz na 2.6GHz ~ 6.6GHz band bisa dirojong, pakait jeung rubakpita fractional 75,4% jeung ~ 87%, masing-masing. Hasil ieu nunjukkeun yén rubakpita ukur ningkat ku sakitar 2,4 kali sareng 2,11 kali dibandingkeun sareng anteneu monopole tradisional anu ukuranna tetep.

angka 7. Dua anteneu broadband dieusian ku pamisah-ring resonators.

Ditémbongkeun saperti dina Gambar 8, hasil percobaan tina anteneu monopole ci dicitak ditémbongkeun. Nalika S11≤- 10 dB, rubakpita operasi nyaéta 185% (0.115-2.90 GHz), sareng dina 1.45 GHz, gain puncak sareng efisiensi radiasi masing-masing 2.35 dBi sareng 78.8%. Tata perenah anteneu sami sareng struktur lambar segitiga patukang tonggong, anu disayogikeun ku pemisah kakuatan curvilinear. GND truncated ngandung stub sentral disimpen dina feeder, sarta opat cingcin resonant kabuka disebarkeun sabudeureun eta, nu widens rubakpita anteneu. anteneu radiates ampir omnidirectionally, ngawengku lolobana VHF sarta pita S, sarta sakabéh pita UHF sarta L. Ukuran fisik anteneu nyaéta 48,32 × 43,72 × 0,8 mm3, sareng ukuran listrik nyaéta 0,235λ0 × 0,211λ0 × 0,003λ0. Cai mibanda kaunggulan ukuran leutik sarta béaya rendah, sarta boga prospek aplikasi poténsial dina sistem komunikasi nirkabel broadband.

angka 8: anteneu Monopole dieusian ku resonator ring pamisah.

angka 9 nembongkeun struktur anteneu planar diwangun ku dua pasang puteran kawat meander interconnected grounded ka pesawat taneuh truncated T ngawangun ngaliwatan dua vias. Ukuran anteneu nyaéta 38,5 × 36,6 mm2 (0,070λ0 × 0,067λ0), dimana λ0 nyaéta panjang gelombang rohangan bébas 0,55 GHz. anteneu radiates omnidirectionally dina E-pesawat dina pita frékuénsi operasi 0,55 ~ 3,85 GHz, kalawan gain maksimum 5,5dBi di 2,35GHz sarta efisiensi 90,1%. Fitur ieu ngajantenkeun anteneu anu diusulkeun cocog pikeun sababaraha aplikasi, kalebet UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi sareng Bluetooth.

Gbr. 9 Diusulkeun struktur anteneu planar.

2. Antena Gelombang Bocor (LWA)
Antena gelombang bocor anyar mangrupikeun salah sahiji aplikasi utama pikeun ngawujudkeun TL metamaterial jieunan. Pikeun anteneu gelombang bocor, pangaruh konstanta fase β dina sudut radiasi (θm) sareng lebar sinar maksimum (Δθ) nyaéta kieu:

L nyaéta panjang anteneu, k0 nyaéta jumlah gelombang dina rohangan bébas, sareng λ0 nyaéta panjang gelombang dina rohangan bébas. Catet yén radiasi ngan lumangsung nalika |β|

3. Nol-urutan anteneu resonator
Sipat unik tina metamaterial CRLH nyaéta β tiasa 0 nalika frékuénsina henteu sami sareng nol. Dumasar sipat ieu, hiji resonator enol-urutan anyar (ZOR) bisa dihasilkeun. Lamun β nol, euweuh shift fase lumangsung dina sakabéh resonator. Ieu kusabab konstanta shift fase φ = - βd = 0. Sajaba ti éta, résonansi ngan gumantung kana beban réaktif sarta henteu gumantung kana panjang struktur. Gambar 10 nunjukkeun yén anteneu anu diusulkeun didamel ku nerapkeun dua sareng tilu unit kalayan bentuk-E, sareng ukuran totalna nyaéta 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 sareng 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 masing-masing, dimana panjang gelombang masing-masing 0.001λ0. ruang bébas dina operasi frékuénsi 500 MHz jeung 650 MHz, masing-masing. anteneu beroperasi dina frékuénsi 0,5-1,35 GHz (0,85 GHz) jeung 0,65-1,85 GHz (1,2 GHz), kalawan rubakpita relatif 91,9% jeung 96,0%. Salian karakteristik ukuran leutik sareng rubakpita lega, gain sareng efisiensi anteneu kahiji sareng kadua masing-masing 5,3dBi sareng 85% (1GHz) sareng 5,7dBi sareng 90% (1,4GHz).

Gbr. 10 Diusulkeun ganda-E jeung triple-E struktur anteneu.

4. slot Anteneu
Hiji métode basajan geus diajukeun pikeun ngagedekeun aperture tina anteneu CRLH-MTM, tapi ukuran anteneu ampir unchanged. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 11, anteneu ngawengku unit CRLH tumpuk vertikal dina silih, nu ngandung patches sarta garis meander, tur aya hiji slot S ngawangun on patch dina. anteneu ieu fed ku rintisan cocog CPW, sarta ukuranana 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm, pakait jeung 0,204λ0 × 0,375λ0 × 0,018λ0, dimana λ0 (3,5GHz) ngagambarkeun panjang gelombang rohangan bébas. Hasilna nunjukkeun yén anteneu beroperasi dina pita frékuénsi 0,85-7,90GHz, sareng bandwidth operasina nyaéta 161,14%. Gain radiasi pangluhurna sareng efisiensi anteneu muncul dina 3.5GHz, masing-masing 5.12dBi sareng ~ 80%.