2. Zbatimi i MTM-TL në sistemet e antenave
Ky seksion do të përqendrohet në TL-të artificiale metamateriale dhe disa nga aplikimet e tyre më të zakonshme dhe relevante për realizimin e strukturave të ndryshme të antenave me kosto të ulët, prodhim të lehtë, miniaturizim, gjerësi bande të gjerë, fitim dhe efikasitet të lartë, aftësi skanimi me gamë të gjerë dhe profil të ulët. Ato diskutohen më poshtë.
1. Antena me brez të gjerë dhe shumëfrekuencore
Në një TL tipik me një gjatësi prej l, kur jepet frekuenca këndore ω0, gjatësia elektrike (ose faza) e linjës së transmetimit mund të llogaritet si më poshtë:
Ku vp përfaqëson shpejtësinë e fazës së linjës së transmetimit. Siç mund të shihet nga sa më sipër, gjerësia e brezit korrespondon ngushtë me vonesën e grupit, e cila është derivati i φ në lidhje me frekuencën. Prandaj, ndërsa gjatësia e linjës së transmetimit bëhet më e shkurtër, gjerësia e brezit bëhet gjithashtu më e gjerë. Me fjalë të tjera, ekziston një marrëdhënie e anasjelltë midis gjerësisë së brezit dhe fazës themelore të linjës së transmetimit, e cila është specifike për dizajnin. Kjo tregon se në qarqet tradicionale të shpërndara, gjerësia e brezit operativ nuk është e lehtë për t'u kontrolluar. Kjo mund t'i atribuohet kufizimeve të linjave tradicionale të transmetimit në aspektin e shkallëve të lirisë. Megjithatë, elementët e ngarkesës lejojnë që të përdoren parametra shtesë në TL-të metamateriale, dhe përgjigja e fazës mund të kontrollohet deri në një farë mase. Për të rritur gjerësinë e brezit, është e nevojshme të ketë një pjerrësi të ngjashme pranë frekuencës së funksionimit të karakteristikave të shpërndarjes. TL-të artificiale metamateriale mund ta arrijnë këtë qëllim. Bazuar në këtë qasje, në punim propozohen shumë metoda për rritjen e gjerësisë së brezit të antenave. Studiuesit kanë projektuar dhe prodhuar dy antena me brez të gjerë të ngarkuara me rezonatorë me unaza të ndara (shih Figurën 7). Rezultatet e paraqitura në Figurën 7 tregojnë se pas ngarkimit të rezonatorit me unazë të ndarë me antenën konvencionale monopole, ngacmohet një modalitet me frekuencë të ulët rezonante. Madhësia e rezonatorit me unazë të ndarë është optimizuar për të arritur një rezonancë të afërt me atë të antenës monopole. Rezultatet tregojnë se kur dy rezonancat përputhen, karakteristikat e gjerësisë së brezit dhe rrezatimit të antenës rriten. Gjatësia dhe gjerësia e antenës monopole janë përkatësisht 0.25λ0×0.11λ0 dhe 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), dhe gjatësia dhe gjerësia e antenës monopole të ngarkuar me një rezonator me unazë të ndarë janë përkatësisht 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz). Për antenën konvencionale në formë F dhe antenën në formë T pa një rezonator me unazë të ndarë, fitimi dhe efikasiteti më i lartë i rrezatimit i matur në bandën 5GHz janë përkatësisht 3.6dBi - 78.5% dhe 3.9dBi - 80.2%. Për antenën e ngarkuar me një rezonator me unazë të ndarë, këto parametra janë përkatësisht 4dBi - 81.2% dhe 4.4dBi - 83%, në bandën 6 GHz. Duke zbatuar një rezonator me unazë të ndarë si një ngarkesë përkatëse në antenën monopole, mund të mbështeten bandat 2.9 GHz ~ 6.41 GHz dhe 2.6 GHz ~ 6.6 GHz, që korrespondojnë me gjerësi bande fraksionale prej 75.4% dhe ~87%, përkatësisht. Këto rezultate tregojnë se gjerësia e bandës së matjes është përmirësuar me afërsisht 2.4 herë dhe 2.11 herë krahasuar me antenat tradicionale monopole me madhësi afërsisht të fiksuar.
Figura 7. Dy antena me brez të gjerë të ngarkuara me rezonatorë me unaza të ndara.
Siç tregohet në Figurën 8, tregohen rezultatet eksperimentale të antenës monopole të shtypur kompakte. Kur S11≤- 10 dB, gjerësia e brezit operativ është 185% (0.115-2.90 GHz), dhe në 1.45 GHz, fitimi maksimal dhe efikasiteti i rrezatimit janë përkatësisht 2.35 dBi dhe 78.8%. Paraqitja e antenës është e ngjashme me një strukturë fletë trekëndëshe shpinë më shpinë, e cila ushqehet nga një ndarës fuqie i lakuar. GND-ja e cunguar përmban një cung qendror të vendosur nën ushqyes, dhe katër unaza rezonante të hapura janë të shpërndara rreth tij, të cilat zgjerojnë gjerësinë e brezit të antenës. Antena rrezaton pothuajse në mënyrë omnidireksionale, duke mbuluar shumicën e bandave VHF dhe S, dhe të gjitha bandat UHF dhe L. Madhësia fizike e antenës është 48.32×43.72×0.8 mm3, dhe madhësia elektrike është 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. Ka avantazhet e madhësisë së vogël dhe kostos së ulët, dhe ka perspektiva të mundshme aplikimi në sistemet e komunikimit pa tel me brez të gjerë.
Figura 8: Antenë monopole e ngarkuar me rezonator me unazë të ndarë.
Figura 9 tregon një strukturë planare të antenës që përbëhet nga dy palë sythe teli të ndërlidhura me kthesa të tokëzuara në një plan tokësor të cunguar në formë T-je përmes dy via-ve. Madhësia e antenës është 38.5×36.6 mm2 (0.070λ0×0.067λ0), ku λ0 është gjatësia e valës së hapësirës së lirë prej 0.55 GHz. Antena rrezaton në mënyrë omnidireksionale në planin E në brezin e frekuencave operative prej 0.55 ~ 3.85 GHz, me një fitim maksimal prej 5.5dBi në 2.35 GHz dhe një efikasitet prej 90.1%. Këto karakteristika e bëjnë antenën e propozuar të përshtatshme për aplikime të ndryshme, duke përfshirë UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi dhe Bluetooth.
Fig. 9 Struktura planare e propozuar e antenës.
2. Antena me Valë të Rrjedhur (LWA)
Antena e re me valë rrjedhëse është një nga aplikimet kryesore për realizimin e TL artificiale metamateriale. Për antenat me valë rrjedhëse, efekti i konstantës së fazës β në këndin e rrezatimit (θm) dhe gjerësinë maksimale të rrezes (Δθ) është si më poshtë:
L është gjatësia e antenës, k0 është numri i valës në hapësirën e lirë dhe λ0 është gjatësia e valës në hapësirën e lirë. Vini re se rrezatimi ndodh vetëm kur |β|
3. Antenë rezonatore me renditje zero
Një veti unike e metamaterialit CRLH është se β mund të jetë 0 kur frekuenca nuk është e barabartë me zero. Bazuar në këtë veti, mund të gjenerohet një rezonator i ri me rend zero (ZOR). Kur β është zero, nuk ndodh asnjë zhvendosje faze në të gjithë rezonatorin. Kjo ndodh sepse konstanta e zhvendosjes së fazës φ = - βd = 0. Përveç kësaj, rezonanca varet vetëm nga ngarkesa reaktive dhe është e pavarur nga gjatësia e strukturës. Figura 10 tregon se antena e propozuar është ndërtuar duke aplikuar dy dhe tre njësi me formë E, dhe madhësia totale është përkatësisht 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 dhe 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, ku λ0 përfaqëson gjatësinë e valës së hapësirës së lirë në frekuencat operative prej 500 MHz dhe 650 MHz, përkatësisht. Antena funksionon në frekuenca 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) dhe 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), me gjerësi bande relative prej 91.9% dhe 96.0%. Përveç karakteristikave të madhësisë së vogël dhe gjerësisë së gjerë të bandës, fitimi dhe efikasiteti i antenave të para dhe të dyta janë përkatësisht 5.3dBi dhe 85% (1GHz) dhe 5.7dBi dhe 90% (1.4GHz).
Fig. 10 Strukturat e propozuara të antenave me dy E dhe tre E.
4. Antenë me çarje
Një metodë e thjeshtë është propozuar për të zgjeruar aperturën e antenës CRLH-MTM, por madhësia e saj mbetet pothuajse e pandryshuar. Siç tregohet në Figurën 11, antena përfshin njësi CRLH të vendosura vertikalisht mbi njëra-tjetrën, të cilat përmbajnë copëza dhe vija meandri, dhe në copë ka një çarje në formë S. Antena ushqehet nga një cung përputhës CPW, dhe madhësia e saj është 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, që korrespondon me 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0, ku λ0 (3.5GHz) përfaqëson gjatësinë e valës së hapësirës së lirë. Rezultatet tregojnë se antena vepron në brezin e frekuencave 0.85-7.90GHz, dhe gjerësia e brezit të saj operativ është 161.14%. Fitimi dhe efikasiteti më i lartë i rrezatimit të antenës shfaqen në 3.5GHz, të cilat janë përkatësisht 5.12dBi dhe ~80%.
Fig. 11 Antena e propozuar me slot CRLH MTM.
Për të mësuar më shumë rreth antenave, ju lutemi vizitoni:
Koha e postimit: 30 gusht 2024
