2. MTM-TL-ren aplikazioa antena sistemetan
Atal honek TL metamaterial artifizialetan eta haien aplikazio ohikoen eta garrantzitsuenetako batzuetan zentratuko da, kostu txikiko, fabrikazio errazeko, miniaturizazioko, banda-zabalera handiko, irabazi eta eraginkortasun handiko, eskaneatze-distantzia zabaleko gaitasunako eta profil baxuko hainbat antena-egitura gauzatzeko. Jarraian aztertzen dira.
1. Banda zabaleko eta maiztasun anitzeko antenak
l luzera duen TL tipiko batean, ω0 maiztasun angeluarra emanda dagoenean, transmisio-lerroaren luzera elektrikoa (edo fasea) honela kalkula daiteke:
Non vp-k transmisio-lerroaren fase-abiadura adierazten duen. Goian ikus daitekeen bezala, banda-zabalera talde-atzerapenarekin bat dator oso, hau da, φ-ren deribatua maiztasunarekiko. Beraz, transmisio-lerroaren luzera laburragoa den heinean, banda-zabalera ere zabalagoa bihurtzen da. Beste era batera esanda, alderantzizko erlazioa dago banda-zabaleraren eta transmisio-lerroaren oinarrizko fasearen artean, eta hori diseinuaren araberakoa da. Horrek erakusten du zirkuitu banatu tradizionaletan funtzionamendu-banda-zabalera ez dela erraza kontrolatzen. Hori transmisio-lerro tradizionalen mugei egotz dakieke askatasun-graduei dagokienez. Hala ere, karga-elementuek parametro gehigarriak erabiltzea ahalbidetzen dute metamaterial TLetan, eta fase-erantzuna neurri batean kontrola daiteke. Banda-zabalera handitzeko, beharrezkoa da dispertsio-ezaugarrien funtzionamendu-maiztasunaren ondoan malda antzekoa izatea. Metamaterial artifizialeko TLak helburu hori lor dezake. Ikuspegi honetan oinarrituta, antenen banda-zabalera hobetzeko metodo asko proposatzen dira artikuluan. Ikertzaileek bi banda-zabaleko antena diseinatu eta fabrikatu dituzte, eraztun zatituko erresonadoreekin kargatuta (ikus 7. irudia). 7. irudian erakusten diren emaitzek erakusten dute eraztun zatituaren erresonadorea ohiko antena monopoloarekin kargatu ondoren, erresonantzia-maiztasun baxuko modu bat kitzikatzen dela. Eraztun zatituaren erresonadorearen tamaina optimizatuta dago antena monopoloaren antzeko erresonantzia bat lortzeko. Emaitzek erakusten dute bi erresonantziak bat datozenean, antenaren banda-zabalera eta erradiazio-ezaugarriak handitzen direla. Antena monopoloaren luzera eta zabalera 0,25λ0×0,11λ0 eta 0,25λ0×0,21λ0 (4 GHz) dira, hurrenez hurren, eta eraztun zatituaren erresonadore batekin kargatutako antena monopoloaren luzera eta zabalera 0,29λ0×0,21λ0 (2,9 GHz) dira, hurrenez hurren. Ohiko F formako antena eta erresonadorerik gabeko T formako antenarako, 5 GHz-ko bandan neurtutako irabazi eta erradiazio-eraginkortasun handienak 3,6 dBi - % 78,5 eta 3,9 dBi - % 80,2 dira, hurrenez hurren. Eraztun zatituko erresonadore batekin kargatutako antenarentzat, parametro hauek 4dBi - % 81,2 eta 4,4dBi - % 83 dira, hurrenez hurren, 6 GHz-ko bandan. Eraztun zatituko erresonadore bat antena monopoloan karga egokitzaile gisa inplementatuz, 2,9 GHz ~ 6,41 GHz eta 2,6 GHz ~ 6,6 GHz bandak onar daitezke, % 75,4 eta ~ % 87ko banda-zabalera zatikiei dagozkienak, hurrenez hurren. Emaitza hauek erakusten dute neurketa-banda-zabalera gutxi gorabehera 2,4 aldiz eta 2,11 aldiz hobetzen dela tamaina finko gutxi gorabeherako antena monopolo tradizionalekin alderatuta.
7. irudia. Bi banda zabaleko antena, eraztun zatitudun erresonadoreekin kargatuta.
8. irudian erakusten den bezala, antena monopolo trinko inprimatuaren emaitza esperimentalak erakusten dira. S11≤- 10 dB denean, funtzionamendu-banda-zabalera % 185ekoa da (0,115-2,90 GHz), eta 1,45 GHz-tan, gailurraren irabazia eta erradiazio-eraginkortasuna 2,35 dBi eta % 78,8 dira, hurrenez hurren. Antenaren diseinua bizkarrez bizkarreko xafla triangeluar baten antzekoa da, potentzia-banatzaile kurbilinio batek elikatzen duena. GND moztuak elikaduraren azpian kokatutako erdiko mutur bat dauka, eta lau eraztun erresonante ireki daude inguruan banatuta, eta horrek antenaren banda-zabalera zabaltzen du. Antenak ia norabide guztietan erradiatzen du, VHF eta S banda gehienak eta UHF eta L banda guztiak estaliz. Antenaren tamaina fisikoa 48,32×43,72×0,8 mm3 da, eta tamaina elektrikoa 0,235λ0×0,211λ0×0,003λ0 da. Tamaina txikiaren eta kostu baxuaren abantailak ditu, eta banda zabaleko haririk gabeko komunikazio sistemetan aplikazio potentzialak ditu.
8. irudia: Eraztun zatituko erresonadore batekin kargatutako antena monopoloa.
9. irudiak antena planar baten egitura erakusten du, bi hari-begizta meandro bikote elkarri lotuta, bi bideren bidez T moztutako lur-plano batera konektatuta. Antenaren tamaina 38,5 × 36,6 mm2 (0,070λ0 × 0,067λ0) da, non λ0 0,55 GHz-ko espazio libreko uhin-luzera den. Antenak norabide guztietan igortzen du E planoan, 0,55 ~ 3,85 GHz-ko funtzionamendu-maiztasun bandan, 5,5 dBi-ko irabazi maximoarekin 2,35 GHz-tan eta % 90,1eko eraginkortasunarekin. Ezaugarri hauek proposatutako antena hainbat aplikaziotarako egoki bihurtzen dute, besteak beste, UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi eta Bluetooth.
9. irudia. Proposatutako antena-egitura planarra.
2. Uhin iheskorren antena (LWA)
Uhin-iheseko antena berria TL metamaterial artifiziala gauzatzeko aplikazio nagusietako bat da. Uhin-iheseko antenen kasuan, β fase-konstanteak erradiazio-angeluan (θm) eta izpi-zabalera maximoan (Δθ) duen eragina honako hau da:
L antenaren luzera da, k0 uhin-zenbakia espazio librean eta λ0 uhin-luzera espazio librean. Kontuan izan erradiazioa |β| denean bakarrik gertatzen dela.
3. Zero ordenako erresonadore antena
CRLH metamaterialaren propietate berezi bat da β 0 izan daitekeela maiztasuna zero ez denean. Propietate honetan oinarrituta, zero ordenako erresonadore (ZOR) berri bat sor daiteke. β zero denean, ez da fase-aldaketarik gertatzen erresonadore osoan. Hau da, fase-aldaketa konstantea φ = - βd = 0 delako. Gainera, erresonantzia karga erreaktiboaren araberakoa da soilik eta egituraren luzerarekiko independentea da. 10. irudiak erakusten du proposatutako antena E formako bi eta hiru unitate aplikatuz fabrikatzen dela, eta tamaina osoa 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 eta 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 dela, hurrenez hurren, non λ0-k espazio librearen uhin-luzera adierazten duen 500 MHz eta 650 MHz-ko funtzionamendu-maiztasunetan, hurrenez hurren. Antenak 0,5-1,35 GHz (0,85 GHz) eta 0,65-1,85 GHz (1,2 GHz) maiztasunetan funtzionatzen du, % 91,9 eta % 96,0ko banda-zabalera erlatiboekin. Tamaina txikiaren eta banda-zabalera zabalaren ezaugarriez gain, lehenengo eta bigarren antenen irabazia eta eraginkortasuna 5,3 dBi eta % 85 (1 GHz) eta 5,7 dBi eta % 90 (1,4 GHz) dira, hurrenez hurren.
10. irudia. Proposatutako antena-egitura bikoitzeko eta hirukoitzeko E.
4. Zirrikituaren antena
CRLH-MTM antenaren irekidura handitzeko metodo sinple bat proposatu da, baina antenaren tamaina ia ez da aldatu. 11. irudian ikusten den bezala, antenak elkarren gainean bertikalki pilatutako CRLH unitateak ditu, eta hauek adabakiak eta meandro-lerroak dituzte, eta S formako zirrikitu bat du adabakiak. Antena CPW egokitze-mozketa batek elikatzen du, eta bere tamaina 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm da, hau da, 0,204λ0×0,375λ0×0,018λ0-ri dagokiona, non λ0 (3,5 GHz) espazio librearen uhin-luzera den. Emaitzek erakusten dute antena 0,85-7,90 GHz-ko maiztasun-bandan funtzionatzen duela, eta bere funtzionamendu-banda-zabalera % 161,14koa dela. Antenaren erradiazio-irabazi eta eraginkortasun handiena 3,5 GHz-tan agertzen dira, 5,12 dBi eta ~ % 80 direnak, hurrenez hurren.
11. irudia. Proposatutako CRLH MTM zirrikitu-antena.
Antenei buruz gehiago jakiteko, bisitatu:
Argitaratze data: 2024ko abuztuaren 30a
