2. MTM-TL aplikazioa Antena Sistemetan
Atal hau metamaterial artifizialaren TL-ak eta haien aplikazio ohikoen eta garrantzitsuenetako batzuk izango ditu arreta, kostu baxuko, fabrikazio errazeko, miniaturizazioko, banda zabalera zabaleko, irabazi eta eraginkortasun handiko, gama zabaleko eskaneatzeko gaitasun eta profil baxuko hainbat antena-egitura egiteko. Jarraian eztabaidatzen dira.
1. Banda zabaleko eta maiztasun anitzeko antenak
L-ko luzera duen TL tipiko batean, ω0 maiztasun angeluarra ematen denean, transmisio-lerroaren luzera elektrikoa (edo fasea) honela kalkula daiteke:
Non vp transmisio-lerroaren fase-abiadura adierazten duen. Goian ikusten denez, banda zabalera talde-atzerapenarekin bat dator, hau da, φ-ren deribatua maiztasunarekiko. Hori dela eta, transmisio-lerroaren luzera laburtzen den heinean, banda-zabalera ere zabaltzen da. Beste era batera esanda, alderantzizko erlazioa dago banda-zabaleraren eta transmisio-linearen oinarrizko fasearen artean, diseinu espezifikoa dena. Horrek erakusten du zirkuitu banatu tradizionaletan, funtzionamendu-banda zabalera ez dela erraza kontrolatzen. Hori ohiko transmisio-lineek askatasun graduei dagokienez duten mugei egotzi diezaieke. Hala ere, kargatzeko elementuek metamaterial TLetan parametro osagarriak erabiltzeko aukera ematen dute, eta fasearen erantzuna neurri batean kontrolatu daiteke. Banda-zabalera handitzeko, dispertsio-ezaugarrien funtzionamendu-maiztasunetik gertu antzeko malda bat izatea beharrezkoa da. TL metamaterial artifizialak helburu hori lor dezake. Planteamendu horretan oinarrituta, antenen banda-zabalera hobetzeko metodo asko proposatzen dira paperean. Jakintsuek banda zabaleko bi antena diseinatu eta fabrikatu dituzte zatitutako eraztun-erresonadoreekin kargatuta (ikus 7. irudia). 7. Irudian erakusten diren emaitzek erakusten dute zatitutako eraztun-erresonadorea ohiko antena monopoloarekin kargatu ondoren, erresonantzia-maiztasun baxuko modua kitzikatzen dela. Eraztun zatituaren erresonagailuaren tamaina optimizatuta dago monopolo antenatik hurbil dagoen erresonantzia lortzeko. Emaitzek erakusten dute bi erresonantziak bat egiten dutenean antena banda-zabalera eta erradiazio-ezaugarriak handitzen direla. Antena monopoloaren luzera eta zabalera 0,25λ0×0,11λ0 eta 0,25λ0×0,21λ0 (4GHz) dira, hurrenez hurren, eta eraztun zatitutako erresonatzaile batekin kargatutako antena monopoloaren luzera eta zabalera 0,29λ0×0,21λ0 (2,9GHz) dira. ), hurrenez hurren. Eraztun zatitu gabeko erresonatzailerik gabeko F formako antena konbentzionalerako eta T formako antenarako, 5GHz-ko bandan neurtutako irabazi eta erradiazio-eraginkortasun handiena 3,6 dBi - % 78,5 eta 3,9 dBi - % 80,2 dira, hurrenez hurren. Eraztun zatitutako erresonagailu batekin kargatutako antenarako, parametro hauek 4dBi - % 81,2 eta 4,4 dBi - % 83 dira, hurrenez hurren, 6 GHz-ko bandan. Eraztun zatitutako erresonagailu bat monopolo antenan pareko karga gisa ezarriz, 2.9GHz ~ 6.41GHz eta 2.6GHz ~ 6.6GHz 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, gutxi gorabehera tamaina finkoko monopolo antena tradizionalekin alderatuta.
7. Irudia. Eraztun zatitudun erresonatzailez kargatutako banda zabaleko bi antena.
8. Irudian ikusten den bezala, inprimatutako monopolo antena trinkoaren emaitza esperimentalak erakusten dira. S11 ≤- 10 dB denean, funtzionamendu-banda zabalera % 185ekoa da (0,115-2,90 GHz), eta 1,45 GHz-en, irabazi gorena eta erradiazio-eraginkortasuna 2,35 dBi eta % 78,8 dira, hurrenez hurren. Antenaren diseinua bizkarrezurreko xafla triangeluar egitura baten antzekoa da, potentzia-banatzaile kurbilineo batek elikatzen duena. GND moztuak elikaduraren azpian kokatutako zirriborro zentral bat dauka, eta haren inguruan lau erresonantzia-eraztun ireki banatzen dira, eta horrek antenen banda zabalera zabaltzen du. Antena ia noranzko guztietan irradiatzen da, VHF eta S banda gehienak eta UHF eta L banda guztiak estaltzen ditu. Antenaren tamaina fisikoa 48,32×43,72×0,8 mm3 da, eta tamaina elektrikoa 0,235λ0×0,211λ0×0,003λ0. Tamaina txikiaren eta kostu baxuaren abantailak ditu, eta banda zabaleko haririk gabeko komunikazio sistemetan aplikazio potentzialak ditu.
8. irudia: eraztun zatitutako erresonagailuz kargatutako monopolo antena.
9. Irudiak antena-egitura plano bat erakusten du, elkarri loturiko meandro-hari-begiztaz osatutako bi parez osatutakoa, bi bideren bidez T formako lurre-plano moztu batera lurrez lotuta. Antenaren tamaina 38,5×36,6 mm2 da (0,070λ0×0,067λ0), non λ0 0,55 GHz-ko espazio libreko uhin-luzera den. Antena noranzko guztietan irradiatzen da E-planoan 0,55 ~ 3,85 GHz-ko maiztasun-bandan, 5,5 dBi-ko gehienezko irabazia 2,35 GHz-an eta % 90,1eko eraginkortasuna. Ezaugarri horiei esker, proposatutako antena hainbat aplikaziotarako egokia da, besteak beste, UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi eta Bluetooth.
9. Irudia Proposatutako antena planoko egitura.
2. Leaky Wave Antena (LWA)
Leaky wave antena berria TL metamaterial artifiziala egiteko aplikazio nagusietako bat da. Leaky uhin-antenen kasuan, β fase-konstantearen eragina erradiazio-angeluan (θm) eta habe-zabalera maximoan (Δθ) hau da:
L antena-luzera da, k0 uhin-zenbakia espazio librean eta λ0 uhin-luzera espazio librean. Kontuan izan erradiazioa |β| denean bakarrik gertatzen dela
3. Zero ordenako erresonatzaile antena
CRLH metamaterialaren propietate berezia da β 0 izan daitekeela maiztasuna zeroren berdina ez denean. Propietate honetan oinarrituta, zero ordenako erresonatzaile (ZOR) berri bat sor daiteke. β zero denean, ez da fase-aldaketarik gertatzen erresonadore osoan. Hau da fase-aldaketaren konstantea φ = - βd = 0 delako. Gainera, erresonantzia karga erreaktiboaren araberakoa da soilik eta egituraren luzerarekiko independentea da. 10. Irudiak erakusten du proposatutako antena E forma duten bi eta hiru unitate aplikatuz fabrikatzen dela, eta guztizko tamaina 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 eta 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0 da, hurrenez hurren, non λng0 uhinarena adierazten duen. espazio librea 500 MHz-eko maiztasun operatiboetan eta 650 MHz, hurrenez hurren. Antena 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 zabalaren ezaugarriez gain, lehen eta bigarren antenen irabazia eta eraginkortasuna 5,3 dBi eta % 85 (1GHz) eta 5,7 dBi eta % 90 (1,4GHz) dira, hurrenez hurren.
10. irudia E bikoitzeko eta hirukoitzeko antenen egiturak proposatuak.
4. Slot Antena
Metodo sinple bat proposatu da CRLH-MTM antenaren irekiera handitzeko, baina bere antenaren tamaina ia ez da aldatu. 11. Irudian ikusten den bezala, antenak elkarren gainean bertikalki pilatutako CRLH unitateak biltzen ditu, adabakiak eta meandro-lerroak dituztenak, eta adabakian S formako zirrikitu bat dago. Antena CPW bat datorren zirriborro batek elikatzen du, eta bere tamaina 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm da, 0,204λ0×0,375λ0×0,018λ0-ri dagokiona, non λ0 (3,5GHz) espazio librearen uhin-luzera adierazten duen. Emaitzek erakusten dute antena 0,85-7,90GHz-ko maiztasun-bandan funtzionatzen duela, eta bere funtzionamendu-banda zabalera %161,14koa dela. Antenaren erradiazio-irabazi eta eraginkortasun handiena 3,5 GHz-an agertzen da, hau da, 5,12 dBi eta ~% 80, hurrenez hurren.
11. irudia Proposatutako CRLH MTM zirrikituaren antena.
Antenei buruz gehiago jakiteko, bisitatu:
Argitalpenaren ordua: 2024-abuztuaren 30a
