Хабарҳо - Шарҳи антеннаҳои хатти интиқол дар асоси метамаводҳо (Қисми 2)

2. Истифодаи MTM-TL дар системаҳои антенна
Ин бахш ба TL-ҳои метамалиди сунъӣ ва баъзе аз барномаҳои маъмултарин ва мувофиқтарини онҳо барои амалӣ кардани сохторҳои гуногуни антенна бо арзиши паст, истеҳсоли осон, миниатюризатсия, паҳнои банд, фоида ва самаранокии баланд, қобилияти сканкунии васеъ ва профили паст тамаркуз хоҳад кард. Онҳо дар зер баррасӣ мешаванд.

1. Антеннаҳои паҳнбанд ва бисёрбасомад
Дар TL-и маъмулӣ бо дарозии l, вақте ки басомади кунҷии ω0 дода мешавад, дарозии барқӣ (ё фаза)-и хати интиқолро чунин ҳисоб кардан мумкин аст:

Дар ин ҷо vp суръати фазаи хати интиқолро ифода мекунад. Тавре ки аз боло дида мешавад, паҳнои банд ба таъхири гурӯҳӣ, ки ҳосилаи φ нисбат ба басомад аст, мувофиқат мекунад. Аз ин рӯ, бо кӯтоҳ шудани дарозии хати интиқол, паҳнои банд низ васеътар мешавад. Ба ибораи дигар, байни паҳнои банд ва фазаи асосии хати интиқол муносибати баръакс вуҷуд дорад, ки ба тарҳ хос аст. Ин нишон медиҳад, ки дар схемаҳои анъанавии тақсимшуда, назорати паҳнои банди корӣ осон нест. Инро метавон ба маҳдудиятҳои хатҳои анъанавии интиқол аз ҷиҳати дараҷаҳои озодӣ нисбат дод. Аммо, унсурҳои боркунӣ имкон медиҳанд, ки параметрҳои иловагӣ дар TL-ҳои метамаълумот истифода шаванд ва вокуниши фазаро то андозае назорат кардан мумкин аст. Барои зиёд кардани паҳнои банд, бояд нишебии монанд дар наздикии басомади кории хусусиятҳои парокандагӣ дошта бошад. TL-и метамаълумоти сунъӣ метавонад ба ин ҳадаф ноил гардад. Дар асоси ин равиш, дар мақола усулҳои зиёде барои баланд бардоштани паҳнои банди антеннаҳо пешниҳод шудаанд. Олимон ду антеннаи паҳнои бандро бо резонаторҳои ҳалқаҳои тақсимшуда тарроҳӣ ва сохтаанд (нигаред ба расми 7). Натиҷаҳое, ки дар расми 7 нишон дода шудаанд, нишон медиҳанд, ки пас аз бор кардани резонатори ҳалқавии тақсимшуда бо антеннаи анъанавии монополӣ, режими басомади пасти резонансӣ ба ҳаяҷон меояд. Андозаи резонатори ҳалқавии тақсимшуда барои ба даст овардани резонанси наздик ба антеннаи монополӣ оптимизатсия карда мешавад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки вақте ки ду резонанс мувофиқат мекунанд, паҳнои банд ва хусусиятҳои радиатсионии антенна зиёд мешаванд. Дарозӣ ва паҳнои антеннаи монополӣ мутаносибан 0.25λ0×0.11λ0 ва 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz) мебошанд ва дарозӣ ва паҳнои антеннаи монополӣ, ки бо резонатори ҳалқавии тақсимшуда пур карда шудааст, мутаносибан 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) мебошанд. Барои антеннаи анъанавии шакли F ва антеннаи шакли T бидуни резонатори ҳалқавии тақсимшуда, баландтарин фоида ва самаранокии радиатсионие, ки дар диапазони 5GHz чен карда шудаанд, мутаносибан 3.6dBi - 78.5% ва 3.9dBi - 80.2% мебошанд. Барои антеннае, ки бо резонатори ҳалқавии тақсимшуда пур карда шудааст, ин параметрҳо мутаносибан 4dBi - 81.2% ва 4.4dBi - 83% дар диапазони 6 ГГц мебошанд. Бо татбиқи резонатори ҳалқавии тақсимшуда ҳамчун сарбории мувофиқ дар антеннаи монополӣ, диапазонҳои 2.9GHz ~ 6.41GHz ва 2.6GHz ~ 6.6GHz метавонанд дастгирӣ карда шаванд, ки ба паҳнои бандҳои касрии мутаносибан 75.4% ва ~87% мувофиқат мекунанд. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки паҳнои бандҳои андозагирӣ дар муқоиса бо антеннаҳои анъанавии монополӣ бо андозаи тақрибан собит тақрибан 2.4 маротиба ва 2.11 маротиба беҳтар шудааст.

Расми 7. Ду антеннаи паҳнои банд бо резонаторҳои ҳалқавии тақсимшуда.

Тавре ки дар расми 8 нишон дода шудааст, натиҷаҳои таҷрибавии антеннаи монополии чопшудаи фишурда нишон дода шудаанд. Вақте ки S11≤- 10 дБ, паҳнои банди корӣ 185% (0.115-2.90 ГГц) аст ва дар басомади 1.45 ГГц, афзоиши авҷ ва самаранокии радиатсия мутаносибан 2.35 дБи ва 78.8% мебошанд. Тарҳбандии антенна ба сохтори варақаи секунҷаи пайдарпай монанд аст, ки аз ҷониби тақсимкунандаи қувваи каҷ ғизо дода мешавад. GND-и буридашуда дорои як банди марказӣ мебошад, ки дар зери фидер ҷойгир шудааст ва чор ҳалқаи резонансии кушода дар атрофи он тақсим шудаанд, ки паҳнои банди антеннаро васеъ мекунад. Антенна қариб ба самти ҳамаҷониба нур мепошад ва аксари бандҳои VHF ва S ва ҳамаи бандҳои UHF ва L-ро фаро мегирад. Андозаи физикии антенна 48.32×43.72×0.8 мм3 ва андозаи электрикӣ 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0 аст. Он дорои бартариҳои андозаи хурд ва арзиши паст буда, имкониятҳои истифодаи эҳтимолиро дар системаҳои алоқаи бесими фарохмаҷро дорад.

Расми 8: Антеннаи монополӣ, ки бо резонатори ҳалқавии тақсимшуда пур карда шудааст.

Дар расми 9 сохтори антеннаи ҳамвор нишон дода шудааст, ки аз ду ҷуфт ҳалқаҳои сими меандрии ба ҳам пайвастшуда иборат аст, ки тавассути ду гузаргоҳ ба сатҳи заминии шакли Т-шакл пайваст карда шудаанд. Андозаи антенна 38.5×36.6 мм2 (0.070λ0×0.067λ0) аст, ки дар он λ0 дарозии мавҷи фазои озоди 0.55 ГГц мебошад. Антенна дар сатҳи E дар диапазони басомади кории 0.55 ~ 3.85 ГГц ба самти ҳамаҷониба нур мепошад, ки ҳадди аксар фоидаи он 5.5dBi дар 2.35 ГГц ва самаранокии он 90.1% мебошад. Ин хусусиятҳо антеннаи пешниҳодшударо барои барномаҳои гуногун, аз ҷумла UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi ва Bluetooth мувофиқ мегардонанд.

Расми 9. Сохтори пешниҳодшудаи антеннаи ҳамвор.

2. Антеннаи мавҷи шорида (LWA)
Антеннаи нави мавҷи шорида яке аз барномаҳои асосӣ барои амалӣ кардани метамаводи сунъии TL мебошад. Барои антеннаҳои мавҷи шорида, таъсири доимии фаза β ба кунҷи радиатсия (θm) ва паҳнои максималии шуоъ (Δθ) чунин аст:

L дарозии антенна, k0 рақами мавҷ дар фазои озод ва λ0 дарозии мавҷ дар фазои озод аст. Дар хотир доред, ки радиатсия танҳо вақте рух медиҳад, ки |β|

3. Антеннаи резонатории тартиби сифрӣ
Хусусияти беназири метаматериали CRLH дар он аст, ки β метавонад 0 бошад, вақте ки басомад ба сифр баробар нест. Бар асоси ин хосият, резонатори нави тартиби сифр (ZOR) тавлид карда мешавад. Вақте ки β сифр аст, дар тамоми резонатор тағйироти фаза ба амал намеояд. Ин аз он сабаб аст, ки доимии тағйири фаза φ = - βd = 0 аст. Илова бар ин, резонанс танҳо аз бори реактивӣ вобаста аст ва аз дарозии сохтор мустақил аст. Расми 10 нишон медиҳад, ки антеннаи пешниҳодшуда бо истифода аз ду ва се воҳид бо шакли E сохта шудааст ва андозаи умумии он мутаносибан 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ва 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 мебошад, ки дар он λ0 дарозии мавҷи фазои озодро дар басомадҳои кории мутаносибан 500 МГц ва 650 МГц ифода мекунад. Антенна бо басомадҳои 0.5-1.35 ГГц (0.85 ГГц) ва 0.65-1.85 ГГц (1.2 ГГц) кор мекунад, ки паҳнои нисбии онҳо 91.9% ва 96.0% -ро ташкил медиҳад. Илова бар хусусиятҳои андозаи хурд ва паҳнои банд, афзоиш ва самаранокии антеннаҳои якум ва дуюм мутаносибан 5.3dBi ва 85% (1 ГГц) ва 5.7dBi ва 90% (1.4 ГГц) мебошанд.

Расми 10. Сохторҳои пешниҳодшудаи антеннаи дукарата-E ва секарата-E.

4. Антеннаи слотӣ
Барои калон кардани диафрагмаи антеннаи CRLH-MTM усули соддае пешниҳод шудааст, аммо андозаи антеннаи он қариб бетағйир мондааст. Тавре ки дар расми 11 нишон дода шудааст, антенна дорои воҳидҳои CRLH мебошад, ки амудӣ дар болои якдигар ҷойгир шудаанд, ки дорои пораҳо ва хатҳои меандр мебошанд ва дар пораҳо сӯрохи шакли S мавҷуд аст. Антенна аз ҷониби як банди мувофиқи CPW ғизо мегирад ва андозаи он 17,5 мм × 32,15 мм × 1,6 мм аст, ки ба 0,204λ0×0,375λ0×0,018λ0 мувофиқат мекунад, ки дар он λ0 (3,5 ГГц) дарозии мавҷи фазои озодро ифода мекунад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки антенна дар банди басомади 0,85-7,90 ГГц кор мекунад ва паҳнои банди кори он 161,14% аст. Баландтарин фоида ва самаранокии радиатсияи антенна дар 3,5 ГГц ба назар мерасад, ки мутаносибан 5,12 дБи ва ~80% мебошанд.