2. Anten Sistemlərində MTM-TL-nin tətbiqi
Bu bölmədə süni metamaterial TL-lərə və onların aşağı qiymətə, asan istehsala, miniatürləşməyə, geniş bant genişliyinə, yüksək qazanc və səmərəliliyə, geniş diapazonlu skan etmə qabiliyyətinə və aşağı profilə malik müxtəlif antenna strukturlarının reallaşdırılması üçün ən geniş yayılmış və müvafiq tətbiqlərinə diqqət yetiriləcək. Bunlar aşağıda müzakirə olunur.
1. Genişzolaqlı və çoxtezlikli antenalar
Uzunluğu l olan tipik bir TL-də, bucaq tezliyi ω0 verildikdə, ötürmə xəttinin elektrik uzunluğu (və ya fazası) aşağıdakı kimi hesablana bilər:
Burada vp ötürmə xəttinin faz sürətini təmsil edir. Yuxarıda göstərilənlərdən göründüyü kimi, bant genişliyi qrup gecikməsinə yaxındır ki, bu da tezlikə görə φ-nin törəməsidir. Buna görə də, ötürmə xəttinin uzunluğu qısaldıqca bant genişliyi də genişlənir. Başqa sözlə, bant genişliyi ilə ötürmə xəttinin fundamental fazası arasında dizayna xas olan tərs əlaqə mövcuddur. Bu, ənənəvi paylanmış dövrələrdə işləmə bant genişliyinin idarə olunmasının asan olmadığını göstərir. Bu, ənənəvi ötürmə xətlərinin sərbəstlik dərəcələri baxımından məhdudiyyətləri ilə əlaqələndirilə bilər. Lakin, yükləmə elementləri metamaterial TL-lərdə əlavə parametrlərin istifadəsinə imkan verir və faza reaksiyası müəyyən dərəcədə idarə oluna bilər. Bant genişliyini artırmaq üçün dispersiya xüsusiyyətlərinin işləmə tezliyinə yaxın oxşar bir yamacın olması lazımdır. Süni metamaterial TL bu məqsədə çata bilər. Bu yanaşmaya əsasən, məqalədə antenaların bant genişliyini artırmaq üçün bir çox üsul təklif olunur. Alimlər bölünmüş halqa rezonatorları ilə yüklənmiş iki genişzolaqlı anten dizayn ediblər (Şəkil 7-yə baxın). Şəkil 7-də göstərilən nəticələr göstərir ki, bölünmüş halqa rezonatoru ənənəvi monopol antenası ilə yüklədikdən sonra aşağı rezonans tezlik rejimi həyəcanlanır. Bölünmüş halqa rezonatorunun ölçüsü monopol antenanın ölçüsünə yaxın bir rezonans əldə etmək üçün optimallaşdırılır. Nəticələr göstərir ki, iki rezonans üst-üstə düşdükdə, antenanın bant genişliyi və radiasiya xüsusiyyətləri artır. Monopol antenanın uzunluğu və eni müvafiq olaraq 0,25λ0×0,11λ0 və 0,25λ0×0,21λ0 (4GHz), bölünmüş halqa rezonatoru ilə yüklənmiş monopol antenanın uzunluğu və eni isə müvafiq olaraq 0,29λ0×0,21λ0 (2,9GHz)-dir. Bölünmüş halqa rezonatoru olmayan ənənəvi F-formalı anten və T-formalı anten üçün 5GHz diapazonunda ölçülən ən yüksək qazanc və radiasiya səmərəliliyi müvafiq olaraq 3,6dBi - 78,5% və 3,9dBi - 80,2% təşkil edir. Bölünmüş halqa rezonatoru ilə yüklənmiş antenna üçün bu parametrlər 6GHz diapazonunda müvafiq olaraq 4dBi - 81,2% və 4,4dBi - 83% təşkil edir. Bölünmüş halqa rezonatorunu monopol antena üzərində uyğun yük kimi tətbiq etməklə, müvafiq olaraq 75,4% və ~87% kəsirli bant genişliyinə uyğun olaraq 2,9GHz ~ 6,41GHz və 2,6GHz ~ 6,6GHz bant genişlikləri dəstəklənə bilər. Bu nəticələr göstərir ki, ölçmə bant genişliyi təxminən sabit ölçülü ənənəvi monopol antenalarla müqayisədə təxminən 2,4 dəfə və 2,11 dəfə yaxşılaşıb.
Şəkil 7. Bölünmüş halqa rezonatorları ilə yüklənmiş iki genişzolaqlı anten.
Şəkil 8-də göstərildiyi kimi, kompakt çap olunmuş monopol antenanın eksperimental nəticələri göstərilir. S11≤- 10 dB olduqda, işləmə zolağı 185% (0.115-2.90 GHz), 1.45 GHz-də isə pik qazanc və şüalanma səmərəliliyi müvafiq olaraq 2.35 dBi və 78.8% təşkil edir. Antenanın düzülüşü əyrixətli güc bölücü ilə qidalanan arxa-arxaya üçbucaqlı təbəqə quruluşuna bənzəyir. Kəsilmiş GND qidalandırıcının altına yerləşdirilmiş mərkəzi bir dayaq ehtiva edir və onun ətrafında dörd açıq rezonans halqası paylanmışdır ki, bu da antenanın zolaq genişliyini genişləndirir. Anten demək olar ki, hər istiqamətdə şüalanır, VHF və S zolaqlarının əksəriyyətini, eləcə də bütün UHF və L zolaqlarını əhatə edir. Antenanın fiziki ölçüsü 48.32×43.72×0.8 mm3, elektrik ölçüsü isə 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0-dur. Kiçik ölçü və aşağı qiymət üstünlüklərinə malikdir və genişzolaqlı simsiz rabitə sistemlərində potensial tətbiq perspektivlərinə malikdir.
Şəkil 8: Bölünmüş halqa rezonatoru ilə yüklənmiş monopol antenası.
Şəkil 9, iki keçid vasitəsilə kəsilmiş T-formalı torpaqlama müstəvisinə torpaqlanmış iki cüt bir-biri ilə əlaqəli meandr məftil ilgəklərindən ibarət düz antenna quruluşunu göstərir. Antenin ölçüsü 38.5×36.6 mm2-dir (0.070λ0×0.067λ0), burada λ0 0.55 GHz boş fəza dalğa uzunluğudur. Anten, 0.55 ~ 3.85 GHz işləmə tezlik diapazonunda E-müstəvisində hər istiqamətdə şüalanır, 2.35 GHz-də maksimum qazanc 5.5dBi və 90.1% səmərəlilik ilə. Bu xüsusiyyətlər təklif olunan antenanı UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi və Bluetooth daxil olmaqla müxtəlif tətbiqlər üçün uyğun edir.
Şəkil 9 Təklif olunan düz anten quruluşu.
2. Sızan Dalğa Antenası (LWA)
Yeni sızan dalğa antenası süni metamaterial TL-nin reallaşdırılması üçün əsas tətbiqlərdən biridir. Sızan dalğa antenləri üçün faz sabiti β-nın şüalanma bucağına (θm) və maksimum şüa eninə (Δθ) təsiri aşağıdakı kimidir:
L anten uzunluğu, k0 boş fəzadakı dalğa sayı və λ0 isə boş fəzadakı dalğa uzunluğudur. Qeyd edək ki, şüalanma yalnız |β| olduqda baş verir.
3. Sıfır tərtibli rezonator antenası
CRLH metamaterialının unikal xüsusiyyəti, tezlik sıfıra bərabər olmadıqda β-nın 0 ola bilməsidir. Bu xüsusiyyətə əsasən, yeni sıfır tərtibli rezonator (ZOR) yaradıla bilər. β sıfır olduqda, bütün rezonatorda faza dəyişməsi baş vermir. Bunun səbəbi faza dəyişməsi sabitinin φ = - βd = 0 olmasıdır. Bundan əlavə, rezonans yalnız reaktiv yükdən asılıdır və strukturun uzunluğundan asılı deyil. Şəkil 10 göstərir ki, təklif olunan anten E-formalı iki və üç vahid tətbiq etməklə hazırlanır və ümumi ölçüsü müvafiq olaraq 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 və 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0-dur, burada λ0 müvafiq olaraq 500 MHz və 650 MHz işləmə tezliklərində boş fəzanın dalğa uzunluğunu təmsil edir. Anten 0,5-1,35 GHz (0,85 GHz) və 0,65-1,85 GHz (1,2 GHz) tezliklərində işləyir, nisbi bant genişliyi 91,9% və 96,0% təşkil edir. Kiçik ölçülü və geniş bant genişliyi xüsusiyyətlərinə əlavə olaraq, birinci və ikinci antenaların qazanc və səmərəliliyi müvafiq olaraq 5,3dBi və 85% (1GHz) və 5,7dBi və 90% (1,4 GHz) təşkil edir.
Şəkil 10 Təklif olunan ikiqat-E və üçqat-E antenna strukturları.
4. Yuva Antenası
CRLH-MTM antenasının diafraqmasını böyütmək üçün sadə bir üsul təklif edilmişdir, lakin onun antena ölçüsü demək olar ki, dəyişməzdir. Şəkil 11-də göstərildiyi kimi, antena bir-birinin üzərinə şaquli şəkildə yığılmış, yamaqlar və meander xətləri olan CRLH qurğularını ehtiva edir və yamaqda S formalı yuva var. Anten CPW uyğunluq çubuğu ilə qidalanır və ölçüsü 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm-dir ki, bu da 0,204λ0×0,375λ0×0,018λ0-a uyğundur, burada λ0 (3,5GHz) boş məkanın dalğa uzunluğunu təmsil edir. Nəticələr göstərir ki, anten 0,85-7,90GHz tezlik diapazonunda işləyir və işləmə qabiliyyəti 161,14% -dir. Antenanın ən yüksək radiasiya qazancı və səmərəliliyi müvafiq olaraq 5,12dBi və ~80% olan 3,5GHz-də görünür.
Şəkil 11 Təklif olunan CRLH MTM yuva antenası.
Antenlər haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün zəhmət olmasa, ziyarət edin:
Yazı vaxtı: 30 Avqust 2024
