Nouvèl - Yon revizyon antèn liy transmisyon ki baze sou metamateryèl (Pati 2)

2. Aplikasyon MTM-TL nan Sistèm Antèn yo
Seksyon sa a pral konsantre sou TL metamateryèl atifisyèl yo ak kèk nan aplikasyon ki pi komen ak enpòtan yo pou reyalize divès estrikti antèn ak pri ki ba, fabrikasyon fasil, miniaturizasyon, laj Pleasant, gwo gen ak efikasite, kapasite eskanè laj ak pwofil ba. Yo diskite anba a.

1. Antèn bande laj ak milti-frekans
Nan yon TL tipik ak yon longè l, lè yo bay frekans angilè ω0 a, yo ka kalkile longè elektrik la (oswa faz) liy transmisyon an jan sa a:

Kote vp reprezante vitès faz liy transmisyon an. Jan nou ka wè nan sa ki anwo a, Pleasant la koresponn byen ak reta gwoup la, ki se derive φ anrapò ak frekans lan. Se poutèt sa, lè longè liy transmisyon an vin pi kout, Pleasant la vin pi laj tou. Nan lòt mo, gen yon relasyon envès ant Pleasant la ak faz fondamantal liy transmisyon an, ki espesifik nan konsepsyon an. Sa montre ke nan sikui distribye tradisyonèl yo, Pleasant fonksyònman an pa fasil pou kontwole. Sa ka atribiye a limitasyon liy transmisyon tradisyonèl yo an tèm de degre libète. Sepandan, eleman chaj yo pèmèt yo itilize paramèt adisyonèl nan TL metamateryèl yo, epi yo ka kontwole repons faz la nan yon sèten mezi. Pou ogmante Pleasant la, li nesesè pou gen yon pant menm jan an toupre frekans fonksyònman karakteristik dispèsyon yo. TL metamateryèl atifisyèl ka reyalize objektif sa a. Baze sou apwòch sa a, yo pwopoze anpil metòd pou amelyore Pleasant antèn yo nan atik la. Entelektyèl yo te konsepsyone ak fabrike de antèn bande laj chaje ak rezonatè bag fann (gade Figi 7). Rezilta yo montre nan Figi 7 la montre ke apre yo fin chaje rezonatè bag fann lan ak antèn monopole konvansyonèl la, yon mòd rezonans ki ba eksite. Gwosè rezonatè bag fann lan optimize pou reyalize yon rezonans ki pre antèn monopole a. Rezilta yo montre ke lè de rezonans yo koresponn, karakteristik Pleasant ak radyasyon antèn lan ogmante. Longè ak lajè antèn monopole a se 0.25λ0×0.11λ0 ak 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), respektivman, epi longè ak lajè antèn monopole ki chaje ak yon rezonatè bag fann yo se 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz), respektivman. Pou antèn konvansyonèl ki gen fòm F la ak antèn ki gen fòm T la san yon rezonatè bag fann, pi gwo efikasite genyen ak radyasyon ki mezire nan band 5GHz la se 3.6dBi - 78.5% ak 3.9dBi - 80.2%, respektivman. Pou antèn ki chaje ak yon rezonatè bag fann, paramèt sa yo se 4dBi - 81.2% ak 4.4dBi - 83%, respektivman, nan band 6GHz la. Lè yo aplike yon rezonatè bag fann kòm yon chaj korespondan sou antèn monopole a, yo ka sipòte band 2.9GHz ~ 6.41GHz ak 2.6GHz ~ 6.6GHz yo, ki koresponn ak yon fraksyon Pleasant 75.4% ak ~87%, respektivman. Rezilta sa yo montre ke Pleasant mezi a amelyore apeprè 2.4 fwa ak 2.11 fwa konpare ak antèn monopole tradisyonèl ki gen yon gwosè apeprè fiks.

Figi 7. De antèn bande laj chaje ak rezonatè bag fann.

Jan Figi 8 la montre, rezilta eksperimantal antèn monopole enprime kontra enfòmèl ant lan parèt. Lè S11≤- 10 dB, Pleasant fonksyònman an se 185% (0.115-2.90 GHz), epi nan 1.45 GHz, pik gen ak efikasite radyasyon an se 2.35 dBi ak 78.8%, respektivman. Layout antèn lan sanble ak yon estrikti fèy triyangilè do-a-do, ki alimante pa yon divizè pouvwa kouvilineyè. GND tronke a gen yon stub santral ki plase anba feeder a, epi kat bag rezonans ouvè yo distribye toutotou li, sa ki elaji Pleasant antèn lan. Antèn lan emèt prèske omnidireksyonèlman, li kouvri pifò nan bann VHF ak S yo, ak tout bann UHF ak L yo. Dimansyon fizik antèn lan se 48.32 × 43.72 × 0.8 mm3, epi gwosè elektrik la se 0.235λ0 × 0.211λ0 × 0.003λ0. Li gen avantaj ti gwosè ak pri ki ba, epi li gen kandida aplikasyon potansyèl nan sistèm kominikasyon san fil bande laj.

Figi 8: Antèn monopole chaje ak rezonatè bag fann.

Figi 9 la montre yon estrikti antèn planè ki gen de pè bouk fil meandr konekte ki konekte ak yon plan tè tronke an fòm T atravè de via. Gwosè antèn lan se 38.5 × 36.6 mm2 (0.070λ0 × 0.067λ0), kote λ0 se longèdonn espas vid 0.55 GHz. Antèn lan emèt omnidireksyonèlman nan plan E a nan band frekans fonksyònman 0.55 ~ 3.85 GHz, ak yon genyen maksimòm 5.5dBi a 2.35GHz ak yon efikasite 90.1%. Karakteristik sa yo fè antèn yo pwopoze a apwopriye pou divès aplikasyon, tankou UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi ak Bluetooth.

Fig. 9 Estrikti antèn planè pwopoze a.

2. Antèn Vag ki Koule (LWA)
Nouvo antèn vag ki koule a se youn nan prensipal aplikasyon pou reyalize metamateryèl atifisyèl TL. Pou antèn vag ki koule yo, efè konstan faz β a sou ang radyasyon an (θm) ak lajè maksimòm gwo bout bwa a (Δθ) se jan sa a:

L se longè antèn lan, k0 se nimewo vag la nan espas vid, epi λ0 se longèdonn nan espas vid. Remake byen ke radyasyon rive sèlman lè |β|

3. Antèn rezonatè lòd zewo
Yon pwopriyete inik nan metamateryèl CRLH a se ke β ka 0 lè frekans lan pa egal a zewo. Baze sou pwopriyete sa a, yo ka pwodui yon nouvo rezonatè lòd zewo (ZOR). Lè β a zewo, pa gen okenn chanjman faz ki rive nan tout rezonatè a. Sa a se paske konstan chanjman faz φ = - βd = 0. Anplis de sa, rezonans lan depann sèlman de chaj reyaktif la epi li endepandan de longè estrikti a. Figi 10 montre ke antèn yo pwopoze a fabrike lè yo aplike de ak twa inite ki gen fòm E, epi gwosè total la se 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ak 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, respektivman, kote λ0 reprezante longèdonn espas vid nan frekans fonksyònman 500 MHz ak 650 MHz, respektivman. Antèn lan fonksyone nan frekans 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) ak 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), ak yon lajè band relatif de 91.9% ak 96.0%. Anplis karakteristik ti gwosè ak lajè band, genyen ak efikasite premye ak dezyèm antèn yo se 5.3dBi ak 85% (1GHz) ak 5.7dBi ak 90% (1.4GHz), respektivman.

Fig. 10 Estrikti antèn doub-E ak trip-E pwopoze yo.

4. Antèn plas
Yo pwopoze yon metòd senp pou elaji ouvèti antèn CRLH-MTM lan, men gwosè antèn li prèske pa chanje. Jan yo montre nan Figi 11, antèn lan gen ladan inite CRLH ki anpile vètikalman youn sou lòt, ki gen plak ak liy meandr, epi gen yon fant ki gen fòm S sou plak la. Antèn lan alimante pa yon stub matche CPW, epi gwosè li se 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, ki koresponn ak 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0, kote λ0 (3.5GHz) reprezante longèdonn espas vid la. Rezilta yo montre ke antèn lan opere nan band frekans 0.85-7.90GHz, epi Pleasant fonksyònman li se 161.14%. Pi gwo genyen radyasyon ak efikasite antèn lan parèt nan 3.5GHz, ki se 5.12dBi ak ~80%, respektivman.