2. Антенны системд MTM-TL-ийн хэрэглээ
Энэ хэсэгт хиймэл метаматериалын шугам хоолой болон тэдгээрийн хамгийн түгээмэл бөгөөд холбогдох хэрэглээнд анхаарлаа хандуулах бөгөөд бага өртөгтэй, үйлдвэрлэхэд хялбар, жижигрүүлсэн, өргөн зурвасын өргөнтэй, өндөр ашиг ба үр ашигтай, өргөн хүрээний сканнердах чадвартай, нам профайлтай янз бүрийн антенны бүтцийг бий болгоход ашиглах болно. Тэдгээрийг доор авч үзэх болно.
1. Өргөн зурвасын болон олон давтамжийн антеннууд
l урттай ердийн цахилгаан дамжуулах шугамд өнцгийн давтамж ω0 өгөгдсөн үед дамжуулах шугамын цахилгааны уртыг (эсвэл фазыг) дараах байдлаар тооцоолж болно:
Энд vp нь дамжуулах шугамын фазын хурдыг илэрхийлнэ. Дээрхээс харахад зурвасын өргөн нь бүлгийн сааталтай ойролцоо бөгөөд энэ нь давтамжийн хувьд φ-ийн уламжлал юм. Тиймээс дамжуулах шугамын урт богиносох тусам зурвасын өргөн бас өргөн болно. Өөрөөр хэлбэл, зурвасын өргөн ба дамжуулах шугамын үндсэн фазын хооронд урвуу хамаарал байдаг бөгөөд энэ нь дизайны онцлог шинж чанартай байдаг. Энэ нь уламжлалт тархсан хэлхээнд ажиллах зурвасын өргөнийг хянах нь амаргүй болохыг харуулж байна. Үүнийг уламжлалт дамжуулах шугамын чөлөөний зэргийн хязгаарлалттай холбон тайлбарлаж болно. Гэсэн хэдий ч ачааллын элементүүд нь метаматериал TL-д нэмэлт параметрүүдийг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд фазын хариу үйлдлийг тодорхой хэмжээгээр хянаж болно. Зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлэхийн тулд тархалтын шинж чанарын ажиллах давтамжийн ойролцоо ижил төстэй налуутай байх шаардлагатай. Хиймэл метаматериал TL нь энэ зорилгод хүрч чадна. Энэхүү арга барилд үндэслэн антенны зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлэх олон аргыг өгүүлэлд санал болгож байна. Эрдэмтэд хуваасан цагираг резонатороор ачаалагдсан хоёр өргөн зурвасын антенныг зохион бүтээж, үйлдвэрлэсэн (Зураг 7-г үзнэ үү). Зураг 7-д үзүүлсэн үр дүнгээс харахад хуваасан цагираг резонаторыг уламжлалт монополь антеннтай ачаалсны дараа бага резонансын давтамжийн горим өдөөгддөг болохыг харуулж байна. Хуваагдсан цагираг резонаторын хэмжээг монополь антенныхтай ойролцоо резонанс үүсгэхийн тулд оновчтой болгосон. Үр дүнгээс харахад хоёр резонанс давхцах үед антенны зурвасын өргөн ба цацрагийн шинж чанар нэмэгддэг. Монополь антенны урт ба өргөн нь тус тус 0.25λ0×0.11λ0 ба 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), хуваасан цагираг резонатортой ачаалагдсан монополь антенны урт ба өргөн нь тус тус 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) байна. Хуваагдсан цагираг резонаторгүй уламжлалт F хэлбэрийн антенн ба Т хэлбэрийн антенны хувьд 5GHz зурваст хэмжсэн хамгийн өндөр олз ба цацрагийн үр ашиг нь тус тус 3.6dBi - 78.5% ба 3.9dBi - 80.2% байна. Хуваагдсан цагирагтай резонатортой антенны хувьд эдгээр параметрүүд нь 6GHz зурваст тус тус 4dBi - 81.2% ба 4.4dBi - 83% байна. Хуваагдсан цагирагтай резонаторыг монополь антенн дээр тохирох ачаалал болгон хэрэгжүүлснээр 2.9GHz ~ 6.41GHz ба 2.6GHz ~ 6.6GHz зурвасуудыг дэмжиж болох бөгөөд энэ нь тус тус 75.4% ба ~87% -ийн бутархай зурвасын өргөнтэй тохирч байна. Эдгээр үр дүнгээс харахад хэмжилтийн зурвасын өргөн нь ойролцоогоор тогтмол хэмжээтэй уламжлалт монополь антеннтай харьцуулахад ойролцоогоор 2.4 дахин, 2.11 дахин сайжирсан байна.
Зураг 7. Хуваагдсан цагирагтай резонатороор ачаалагдсан хоёр өргөн зурвасын антенн.
Зураг 8-д үзүүлсэнчлэн авсаархан хэвлэмэл монополь антенны туршилтын үр дүнг харуулав. S11≤- 10 дБ үед ажиллах зурвасын өргөн 185% (0.115-2.90 GHz), 1.45 GHz давтамжтай үед оргил олшруулалт болон цацрагийн үр ашиг тус тус 2.35 дБи ба 78.8% байна. Антенны зохион байгуулалт нь муруй шугаман цахилгаан хуваагчаар тэжээгддэг гурвалжин хуудасны бүтэцтэй төстэй. Таслагдсан GND нь тэжээгчийн доор байрлуулсан төвийн цоожтой бөгөөд түүний эргэн тойронд дөрвөн нээлттэй резонансын цагираг тархсан бөгөөд энэ нь антенны зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлдэг. Антенн нь бараг бүх чиглэлд цацруулж, VHF болон S зурвасын ихэнх хэсэг, мөн бүх UHF болон L зурвасуудыг хамардаг. Антенны физик хэмжээ нь 48.32×43.72×0.8 мм3, цахилгаан хэмжээ нь 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0 байна. Энэ нь жижиг хэмжээ, хямд өртөг зэрэг давуу талуудтай бөгөөд өргөн зурвасын утасгүй холбооны системд ашиглах боломжтой.
Зураг 8: Хуваагдсан цагирагтай резонатортой монополь антенн.
Зураг 9-т хоёр виагаар дамжуулан таслагдсан Т хэлбэрийн газардуулгын хавтгайд газардуулсан хоёр хос хоорондоо холбогдсон меандрын утас гогцооноос бүрдэх хавтгай антенны бүтцийг харуулав. Антенны хэмжээ нь 38.5×36.6 мм2 (0.070λ0×0.067λ0) бөгөөд λ0 нь 0.55 GHz-ийн чөлөөт орон зайн долгионы урт юм. Антенн нь 0.55 ~ 3.85 GHz ажлын давтамжийн зурваст E хавтгайд бүх чиглэлд цацруулдаг бөгөөд 2.35 GHz дээр хамгийн ихдээ 5.5dBi ашиг, 90.1% үр ашигтай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь санал болгож буй антенныг UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi болон Bluetooth зэрэг янз бүрийн хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
Зураг 9 Санал болгож буй хавтгай антенны бүтэц.
2. Гоожсон долгионы антенн (LWA)
Шинэ гоожиж буй долгионы антенн нь хиймэл метаматериал TL-ийг хэрэгжүүлэх гол хэрэглээний нэг юм. Гоожуулж буй долгионы антенны хувьд фазын тогтмол β нь цацрагийн өнцөг (θm) болон хамгийн их цацрагийн өргөн (Δθ)-д дараах нөлөө үзүүлдэг.
L нь антенны урт, k0 нь чөлөөт орон зай дахь долгионы тоо, λ0 нь чөлөөт орон зай дахь долгионы урт юм. Цацраг туяа нь зөвхөн |β| үед үүсдэг гэдгийг анхаарна уу.
3. Тэг дарааллын резонаторын антенн
CRLH метаматерилын өвөрмөц шинж чанар нь давтамж нь тэгтэй тэнцүү биш үед β нь 0 байж болно. Энэ шинж чанар дээр үндэслэн шинэ тэг эрэмбийн резонатор (ZOR) үүсгэж болно. β тэг байх үед резонаторын бүх хэсэгт фазын шилжилт гарахгүй. Учир нь фазын шилжилтийн тогтмол φ = - βd = 0 байна. Үүнээс гадна, резонанс нь зөвхөн реактив ачааллаас хамаардаг бөгөөд бүтцийн уртаас хамааралгүй байдаг. Зураг 10-т санал болгож буй антенныг E хэлбэртэй хоёр ба гурван нэгжийг ашиглан үйлдвэрлэсэн бөгөөд нийт хэмжээ нь тус тус 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ба 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 байгааг харуулж байгаа бөгөөд энд λ0 нь тус тус 500 МГц ба 650 МГц ажиллах давтамж дахь чөлөөт орон зайн долгионы уртыг илэрхийлнэ. Антенн нь 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) болон 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) давтамжтайгаар ажилладаг бөгөөд харьцангуй зурвасын өргөн нь 91.9% ба 96.0% байдаг. Жижиг хэмжээтэй ба өргөн зурвасын өргөнөөс гадна эхний болон хоёр дахь антеннуудын олшруулалт ба үр ашиг нь тус тус 5.3dBi ба 85% (1GHz) ба 5.7dBi ба 90% (1.4GHz) байна.
Зураг 10. Санал болгож буй давхар-E болон гурвалсан-E антенны бүтэц.
4. Слот антенн
CRLH-MTM антенны нүхийг томруулах энгийн аргыг санал болгосон боловч түүний антенны хэмжээ бараг өөрчлөгдөөгүй байна. Зураг 11-д үзүүлсэнчлэн, антенн нь бие биенийхээ дээр босоо байрлалтай, нөхөөс болон муруй шугам агуулсан CRLH нэгжүүдийг агуулдаг бөгөөд нөхөөс дээр S хэлбэрийн үүр байдаг. Антенн нь CPW тохирох нөхөөсөөр тэжээгддэг бөгөөд түүний хэмжээ нь 17.5 мм × 32.15 мм × 1.6 мм бөгөөд энэ нь 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0-тэй тохирч байгаа бөгөөд λ0 (3.5GHz) нь чөлөөт орон зайн долгионы уртыг илэрхийлнэ. Үр дүнгээс харахад антенн нь 0.85-7.90GHz давтамжийн зурваст ажилладаг бөгөөд түүний ажиллах зурвасын өргөн нь 161.14% байна. Антенны хамгийн өндөр цацрагийн олз ба үр ашиг нь 3.5GHz дээр гарч ирдэг бөгөөд эдгээр нь тус тус 5.12dBi ба ~80% байна.
Зураг 11 Санал болгож буй CRLH MTM үүрний антенн.
Антенны талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл дараах хаягаар зочилно уу.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 8-р сарын 30
