Яңалыклар - метаматериалларга нигезләнгән тапшыру линиясе антенналарына күзәтү (2 өлеш)

2. Антенна системаларында MTM-TL куллану
Бу бүлектә ясалма метаматериал TL-ларга һәм төрле антенна структураларын аз бәяле, җиңел җитештерү, миниатюризация, киң полоса киңлеге, югары табыш һәм эффективлык, киң диапазон сканерлау мөмкинлеге һәм түбән профиль белән куллану өчен кулланылачак. Алар түбәндә карала.

1. Челтәрле һәм күп ешлыклы антенналар
L озынлыгы булган типик TLда, ang0 почмак ешлыгы бирелгәч, тапшыру линиясенең электр озынлыгы (яки фазасы) түбәндәгечә исәпләнергә мөмкин:

Кайда vp тапшыру линиясенең фаз тизлеген күрсәтә. Aboveгарыда күрсәтелгәнчә, киңлек киңлеге группа тоткарлануына туры килә, бу ешлыкка карата of туемы. Шуңа күрә, тапшыру линиясе озынлыгы кыскарган саен, киңлек киңлеге дә киңәя. Башка сүзләр белән әйткәндә, полоса киңлеге белән тапшыру линиясенең төп этабы арасында кире бәйләнеш бар, ул конструкциягә хас. Бу традицион таратылган схемаларда эш полосасы киңлеген контрольдә тоту җиңел түгеллеген күрсәтә. Бу традицион тапшыру линияләренең азатлык дәрәҗәләре чикләнүенә бәйле. Ләкин, йөкләү элементлары өстәмә параметрларны метаматериал TLларда кулланырга мөмкинлек бирә, һәм фаза реакциясе билгеле бер дәрәҗәдә контрольдә тотыла ала. Тирәнлек киңлеген арттыру өчен, дисперсия характеристикаларының эш ешлыгы янында охшаш тау булырга тиеш. Ясалма метаматериал TL бу максатка ирешә ала. Бу алымга нигезләнеп, кәгазьдә антенналарның киңлек киңлеген арттыру өчен күп ысуллар тәкъдим ителә. Галимнәр бүленгән боҗра резонаторлары белән йөкләнгән ике киң полосалы антеннаны эшләделәр һәм ясадылар (рәсемне кара 7). 7 нче рәсемдә күрсәтелгән нәтиҗәләр шуны күрсәтә: бүленгән боҗра резонаторын гадәти монополь антенна белән йөкләгәннән соң, түбән резонанс ешлык режимы дулкынлана. Монопол антеннасына якын резонанска ирешү өчен бүленгән боҗра резонаторының зурлыгы оптимальләштерелгән. Нәтиҗә шуны күрсәтә: ике резонанс туры килгәндә, антеннаның киңлек киңлеге һәм нурланыш үзенчәлекләре арта. Монополь антеннаның озынлыгы һәм киңлеге тиешенчә 0,25λ0 × 0.11λ0 һәм 0,25λ0 × 0.21λ0 (4 ГГц), һәм бүленгән боҗра резонаторы белән тутырылган монополь антеннаның озынлыгы һәм киңлеге 0,29λ0 × 0.21λ0 (2,9 ГГц); ), тиешенчә. Гадәттәге F формалы антенна һәм бүленгән боҗралы резонаторсыз T формалы антенна өчен, 5 ГГц диапазонында үлчәнгән иң югары табыш һәм нурланыш эффективлыгы тиешенчә 3,6dBi - 78,5% һәм 3.9dBi - 80,2%. Аерылган боҗра резонаторы белән тутырылган антенна өчен бу параметрлар 4GBi - 81,2% һәм 4,4dBi - 83%, 6GHz диапазонында. Монополь антеннасына туры килгән йөк рәвешендә бүленгән боҗра резонаторын кулланып, тиешенчә 75,4% һәм ~ 87% фракциональ киңлекләргә туры килгән 2,9 ГГц ~ 6.41 ГГц һәм 2.6 ГГц ~ 6.6 ГГц полосалары ярдәм итә ала. Бу нәтиҗәләр шуны күрсәтә: үлчәү полосасы киңлеге якынча 2,4 тапкыр һәм 2,11 тапкыр яхшыра, традицион монополь антенналары белән чагыштырганда.

Рәсем 7. Сплит-боҗралы резонаторлар белән тулы ике киң полосалы антенна.

8 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, компакт басылган монополь антеннаның эксперименталь нәтиҗәләре күрсәтелгән. S11≤- 10 dB булганда, эш киңлеге 185% (0,115-2,90 ГГц), һәм 1,45 ГГц булганда, иң югары табыш һәм нурланыш эффективлыгы тиешенчә 2,35 dBi һәм 78,8% тәшкил итә. Антеннаның урнашуы арткы арткы өчпочмаклы структурага охшаган, ул кәкре электр дивидеры белән туклана. Киселгән GND фидер астына урнаштырылган үзәк чүпне үз эченә ала, һәм аның тирәсендә дүрт ачык резонант боҗралар таратыла, алар антеннаның киңлеген киңәйтәләр. Антенна VHF һәм S төркемнәренең күбесен һәм UHF һәм L төркемнәрен үз эченә алган диярлек бер юнәлештә нурлана. Антеннаның физик зурлыгы 48,32 × 43,72 × 0,8 мм3, һәм электр зурлыгы 0,235λ0 × 0.211λ0 × 0,003λ0. Аның зурлыгы һәм аз бәясе өстенлекләре бар, һәм киң полосалы чыбыксыз элемтә системаларында куллану перспективалары бар.

Рәсем 8: Монополь антенна бүленгән боҗра резонаторы белән тулы.

9-нчы рәсемдә ике пар үзара бәйләнгән миандер чыбыкларыннан торган планар антенна структурасы күрсәтелгән, ике виа аша киселгән T формасындагы җир яссылыгына нигезләнгән. Антенна зурлыгы 38,5 × 36,6 мм2 (0.070λ0 × 0.067λ0), монда λ0 - ирекле космик дулкын озынлыгы - 0,55 ГГц. Антенна электрон яссылыкта 0,5 ~ 3,85 ГГц эш ешлыгында бер юнәлештә нурландыра, максималь 5.5dBi 2,35 ГГц һәм эффективлыгы 90,1%. Бу үзенчәлекләр UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi һәм Bluetooth кебек төрле кушымталар өчен тәкъдим ителгән антеннаны яраклаштыра.

9-нчы рәсем.

2. Сакланган дулкынлы антенна (LWA)
Яңа дулкынлы антенна - ясалма метаматериал TLны тормышка ашыру өчен төп кушымталарның берсе. Сакланган дулкын антенналары өчен, фазаның даими radi нурланыш почмагына (θm) һәм максималь нур киңлегенә (Δθ) тәэсире түбәндәгечә:

L - антенна озынлыгы, k0 - буш урында дулкын саны, һәм λ0 - буш урында дулкын озынлыгы. Игътибар итегез, нурланыш | β | булганда гына була

3. Нуль заказлы резонатор антенна
CRLH метаматериалының уникаль үзенчәлеге - ешлык нульгә тигез булмаганда β 0 булырга мөмкин. Бу мөлкәткә нигезләнеп, яңа нульле резонатор (ZOR) барлыкка килергә мөмкин. Zero нуль булганда, бөтен резонаторда фаза сменасы булмый. Чөнки фаза сменасы даими φ = - βd = 0. Моннан тыш, резонанс реактив йөккә генә бәйле һәм структура озынлыгына бәйсез. 10-нчы рәсемдә күрсәтелгәнчә, тәкъдим ителгән антенна E-форма белән ике һәм өч берәмлек кулланып эшләнгән, һәм гомуми күләме 0.017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 һәм 0.028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0, монда λ0 дулкын озынлыгын күрсәтә. 500 МГц һәм 650 МГц эш ешлыкларында буш урын. Антенна 0,5-1,35 ГГц (0,85 ГГц) һәм 0,65-1,85 ГГц (1,2 ГГц) ешлыкларында эшли, чагыштырмача киңлек 91,9% һәм 96,0%. Кечкенә зурлык һәм киң киңлек киңлегенең характеристикаларына өстәп, беренче һәм икенче антенналарның табышы һәм эффективлыгы тиешенчә 5,3dBi һәм 85% (1 ГГц) һәм 5.7dBi һәм 90% (1,4 ГГц).

10-нчы рәсем.

4. Уен антеннасы
CRLH-MTM антеннасының аппертурасын киңәйтү өчен гади ысул тәкъдим ителде, ләкин антенна зурлыгы үзгәрми диярлек. 11 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, антеннада CRLH берәмлекләре бер-берсенә вертикаль рәвештә тезелгән, аларда яма һәм миандер сызыклары бар, һәм ямагында S формасындагы уяу бар. Антенна CPW туры килүче чүп белән туклана, һәм аның зурлыгы 17,5 мм × 32,15 мм × 1,6 мм, 0,204λ0 × 0.375λ0 × 0.018λ0 туры килә, монда λ0 (3,5 ГГц) буш мәйданның дулкын озынлыгын күрсәтә. Нәтиҗә шуны күрсәтә: антенна 0,85-7,90 ГГц ешлыклы диапазонда эшли, һәм аның эш киңлеге 161,14%. Антеннаның иң югары нурланыш һәм эффективлыгы 3,5 ГГцда барлыкка килә, алар тиешенчә 5,12dBi һәм ~ 80%.