2. Aplikasi MTM-TL dina Sistem Antena
Bagian ieu bakal museur kana TL metamaterial jieunan sareng sababaraha aplikasi anu paling umum sareng relevan pikeun ngawujudkeun rupa-rupa struktur anteneu kalayan biaya anu murah, manufaktur anu gampang, miniaturisasi, bandwidth anu lega, gain sareng efisiensi anu luhur, kamampuan scanning rentang anu lega sareng profil anu handap. Éta dibahas di handap.
1. Antena broadband sareng multi-frékuénsi
Dina TL has kalayan panjang l, nalika frékuénsi sudut ω0 dibikeun, panjang listrik (atanapi fase) tina jalur transmisi tiasa diitung sapertos kieu:
Dimana vp ngagambarkeun kecepatan fase jalur transmisi. Sakumaha anu tiasa ditingali tina di luhur, bandwidth pakait raket sareng reureuh grup, anu mangrupikeun turunan φ anu aya hubunganana sareng frékuénsi. Ku alatan éta, nalika panjang jalur transmisi janten langkung pondok, bandwidth ogé janten langkung lega. Kalayan kecap sanésna, aya hubungan tibalik antara bandwidth sareng fase dasar jalur transmisi, anu khusus desain. Ieu nunjukkeun yén dina sirkuit terdistribusi tradisional, bandwidth operasi henteu gampang dikontrol. Ieu tiasa disababkeun ku watesan jalur transmisi tradisional dina hal derajat kabébasan. Nanging, unsur pemuatan ngamungkinkeun parameter tambahan dianggo dina TL metamaterial, sareng réspon fase tiasa dikontrol dugi ka tingkat anu tangtu. Pikeun ningkatkeun bandwidth, perlu gaduh lamping anu sami caket frékuénsi operasi tina karakteristik dispersi. TL metamaterial jieunan tiasa ngahontal tujuan ieu. Dumasar kana pendekatan ieu, seueur metode pikeun ningkatkeun bandwidth anteneu diusulkeun dina tulisan ieu. Para sarjana parantos ngarancang sareng ngadamel dua anteneu broadband anu dieusi ku resonator cincin pamisah (tingali Gambar 7). Hasil anu dipidangkeun dina Gambar 7 nunjukkeun yén saatos ngamuat resonator cingcin pamisah ku anteneu monopole konvensional, modeu frékuénsi résonansi anu handap dieksitasi. Ukuran resonator cingcin 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 lébar anteneu monopole nyaéta 0,25λ0 × 0,11λ0 sareng 0,25λ0 × 0,21λ0 (4GHz), masing-masing, sareng panjang sareng lébar anteneu monopole anu dieusi ku resonator cingcin pamisah nyaéta 0,29λ0 × 0,21λ0 (2,9GHz), masing-masing. Pikeun anteneu bentuk F konvensional sareng anteneu bentuk T tanpa resonator cingcin pamisah, gain sareng efisiensi radiasi pangluhurna anu diukur dina pita 5GHz nyaéta 3,6dBi - 78,5% sareng 3,9dBi - 80,2%, masing-masing. Pikeun anteneu anu dieusi ku resonator cingcin pamisah, parameter ieu masing-masing nyaéta 4dBi - 81,2% sareng 4,4dBi - 83%, dina pita 6GHz. Ku cara nerapkeun resonator cingcin pamisah salaku beban anu cocog dina anteneu monopole, pita 2,9GHz ~ 6,41GHz sareng 2,6GHz ~ 6,6GHz tiasa dirojong, anu saluyu sareng bandwidth fraksional masing-masing 75,4% sareng ~87%. Hasil ieu nunjukkeun yén bandwidth pangukuran ningkat sakitar 2,4 kali sareng 2,11 kali dibandingkeun sareng anteneu monopole tradisional anu ukuranana ampir tetep.
Gambar 7. Dua anteneu broadband anu dieusi ku resonator split-ring.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 8, hasil ékspérimén tina anteneu monopole anu dicitak kompak dipidangkeun. Nalika S11≤- 10 dB, bandwidth operasi nyaéta 185% (0,115-2,90 GHz), sareng dina 1,45 GHz, gain puncak sareng efisiensi radiasi masing-masing nyaéta 2,35 dBi sareng 78,8%. Tata letak anteneu sami sareng struktur lambaran segitiga anu saling tonggong, anu dialirkeun ku pembagi daya lengkung. GND anu dipotong ngandung rintisan pusat anu disimpen di handapeun feeder, sareng opat cincin résonansi kabuka disebarkeun di sakurilingna, anu ngalegaan bandwidth anteneu. Anteneu ngaradiasi ampir omnidirectional, nutupan kalolobaan pita VHF sareng S, sareng sadaya pita UHF sareng L. Ukuran fisik anteneu nyaéta 48,32 × 43,72 × 0,8 mm3, sareng ukuran listrikna nyaéta 0,235λ0 × 0,211λ0 × 0,003λ0. Ieu ngagaduhan kaunggulan ukuranana alit sareng biaya anu murah, sareng ngagaduhan prospek aplikasi anu poténsial dina sistem komunikasi nirkabel broadband.
Gambar 8: Antena monopole anu dieusi ku resonator cingcin pamisah.
Gambar 9 nunjukkeun struktur anteneu planar anu diwangun ku dua pasang loop kawat meander anu saling nyambung anu dihubungkeun kana bidang taneuh bentuk T anu dipotong 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 memancarkeun omnidirectional dina bidang-E dina pita frékuénsi operasi 0,55 ~ 3,85 GHz, kalayan gain maksimum 5,5dBi dina 2,35GHz sareng efisiensi 90,1%. Fitur-fitur ieu ngajantenkeun anteneu anu diusulkeun cocog pikeun rupa-rupa aplikasi, kalebet UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi sareng Bluetooth.
Gambar 9 Struktur anteneu planar anu diusulkeun.
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 kana sudut radiasi (θm) sareng lébar pancaran maksimum (Δθ) nyaéta sapertos kieu:
L nyaéta panjang anteneu, k0 nyaéta bilangan gelombang dina rohangan bébas, sareng λ0 nyaéta panjang gelombang dina rohangan bébas. Catet yén radiasi ngan ukur lumangsung nalika |β|
3. Antena resonator orde nol
Sipat unik tina metamaterial CRLH nyaéta β tiasa 0 nalika frékuénsina henteu sami sareng nol. Dumasar kana sipat ieu, resonator orde nol (ZOR) anu énggal tiasa dihasilkeun. Nalika β nol, teu aya pergeseran fase anu lumangsung dina sakumna resonator. Ieu kusabab konstanta pergeseran fase φ = - βd = 0. Salaku tambahan, résonansi ngan ukur gumantung kana beban réaktif sareng henteu gumantung kana panjang struktur. Gambar 10 nunjukkeun yén anteneu anu diusulkeun didamel ku cara nerapkeun dua sareng tilu unit kalayan bentuk-E, sareng ukuran totalna masing-masing nyaéta 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 sareng 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0, dimana λ0 ngagambarkeun panjang gelombang rohangan bébas dina frékuénsi operasi masing-masing 500 MHz sareng 650 MHz. Anteneu beroperasi dina frékuénsi 0,5-1,35 GHz (0,85 GHz) sareng 0,65-1,85 GHz (1,2 GHz), kalayan bandwidth relatif 91,9% sareng 96,0%. Salian ti ciri ukuranana anu alit sareng bandwidth anu lega, gain sareng efisiensi anteneu kahiji sareng kadua nyaéta 5,3dBi sareng 85% (1GHz) sareng 5,7dBi sareng 90% (1,4GHz), masing-masing.
Gambar 10 Struktur anteneu E-ganda sareng E-rangkap tilu anu diusulkeun.
4. Antena Slot
Hiji métode basajan parantos diusulkeun pikeun ngagedekeun aperture anteneu CRLH-MTM, tapi ukuran anteneuna ampir teu robah. Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 11, anteneu ngawengku unit CRLH anu ditumpuk sacara vertikal silih tegak, anu ngandung patch sareng garis meander, sareng aya slot bentuk S dina patch. Anteneu dieusian ku rintisan anu cocog sareng CPW, sareng ukuranana nyaéta 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm, anu pakait sareng 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 sareng efisiensi anteneu pangluhurna muncul dina 3,5GHz, nyaéta 5,12dBi sareng ~80%, masing-masing.
Gambar 11 Anteneu slot CRLH MTM anu diusulkeun.
Kanggo terang langkung seueur ngeunaan anteneu, mangga buka:
Waktos posting: 30-Agu-2024
