ຂ່າວ - ການທົບທວນຄືນເສົາອາກາດສາຍສົ່ງສັນຍານໂດຍອີງໃສ່ວັດສະດຸ metamaterials (ພາກທີ 2)

2. ການນຳໃຊ້ MTM-TL ໃນລະບົບເສົາອາກາດ
ພາກນີ້ຈະສຸມໃສ່ TLs metamaterial ທຽມ ແລະ ບາງການນຳໃຊ້ທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດ ແລະ ກ່ຽວຂ້ອງທີ່ສຸດສຳລັບການຮັບຮູ້ໂຄງສ້າງແອນເຕນນາຕ່າງໆທີ່ມີຕົ້ນທຶນຕ່ຳ, ການຜະລິດງ່າຍ, ການຫຍໍ້ຂະໜາດ, ແບນວິດກວ້າງ, ປະສິດທິພາບສູງ ແລະ ປະສິດທິພາບ, ຄວາມສາມາດໃນການສະແກນລະດັບກວ້າງ ແລະ ໂປຣໄຟລ໌ຕ່ຳ. ພວກມັນຖືກກ່າວເຖິງຂ້າງລຸ່ມນີ້.

1. ເສົາອາກາດບຣອດແບນ ແລະ ເສົາອາກາດຫຼາຍຄວາມຖີ່
ໃນ TL ທົ່ວໄປທີ່ມີຄວາມຍາວ l, ເມື່ອຄວາມຖີ່ມຸມ ω0 ຖືກກຳນົດ, ຄວາມຍາວທາງໄຟຟ້າ (ຫຼື ເຟສ) ຂອງສາຍສົ່ງສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ບ່ອນທີ່ vp ເປັນຕົວແທນຄວາມໄວຂອງເຟສຂອງສາຍສົ່ງ. ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກຂ້າງເທິງ, ແບນວິດສອດຄ່ອງກັບຄວາມຊັກຊ້າຂອງກຸ່ມຢ່າງໃກ້ຊິດ, ເຊິ່ງເປັນອະນຸພັນຂອງ φ ທຽບກັບຄວາມຖີ່. ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອຄວາມຍາວຂອງສາຍສົ່ງສັ້ນລົງ, ແບນວິດກໍ່ກວ້າງຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ມີຄວາມສຳພັນແບບປີ້ນກັບກັນລະຫວ່າງແບນວິດ ແລະ ເຟສພື້ນຖານຂອງສາຍສົ່ງ, ເຊິ່ງເປັນການອອກແບບສະເພາະ. ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໃນວົງຈອນແຈກຢາຍແບບດັ້ງເດີມ, ແບນວິດປະຕິບັດການບໍ່ແມ່ນເລື່ອງງ່າຍທີ່ຈະຄວບຄຸມ. ນີ້ສາມາດເປັນຍ້ອນຂໍ້ຈຳກັດຂອງສາຍສົ່ງແບບດັ້ງເດີມໃນແງ່ຂອງລະດັບຄວາມເສລີ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອົງປະກອບການໂຫຼດອະນຸຍາດໃຫ້ພາລາມິເຕີເພີ່ມເຕີມຖືກນຳໃຊ້ໃນ TLs metamaterial, ແລະການຕອບສະໜອງຂອງເຟສສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໃນລະດັບໃດໜຶ່ງ. ເພື່ອເພີ່ມແບນວິດ, ມັນຈຳເປັນຕ້ອງມີຄວາມຊັນທີ່ຄ້າຍຄືກັນໃກ້ກັບຄວາມຖີ່ປະຕິບັດການຂອງລັກສະນະການກະຈາຍ. TL metamaterial ທຽມສາມາດບັນລຸເປົ້າໝາຍນີ້ໄດ້. ໂດຍອີງໃສ່ວິທີການນີ້, ມີຫຼາຍວິທີການສຳລັບການປັບປຸງແບນວິດຂອງເສົາອາກາດໄດ້ຖືກສະເໜີໃນເອກະສານ. ນັກວິຊາການໄດ້ອອກແບບ ແລະ ຜະລິດເສົາອາກາດບຣອດແບນສອງອັນທີ່ໂຫຼດດ້ວຍຕົວສະທ້ອນສຽງແບບວົງແຫວນແຍກ (ເບິ່ງຮູບທີ 7). ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 7 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຫຼັງຈາກການໂຫຼດຕົວສະທ້ອນສັນຍານແບບວົງແຫວນແຍກດ້ວຍເສົາອາກາດໂມໂນໂພລແບບທຳມະດາ, ຮູບແບບຄວາມຖີ່ສະທ້ອນຕ່ຳຈະຖືກກະຕຸ້ນ. ຂະໜາດຂອງຕົວສະທ້ອນສັນຍານແບບວົງແຫວນແຍກໄດ້ຖືກປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດເພື່ອໃຫ້ໄດ້ສຽງສະທ້ອນໃກ້ຄຽງກັບເສົາອາກາດໂມໂນໂພລ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເມື່ອສຽງສະທ້ອນທັງສອງກົງກັນ, ລັກສະນະຂອງແບນວິດ ແລະ ລັງສີຂອງເສົາອາກາດຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ຄວາມຍາວ ແລະ ຄວາມກວ້າງຂອງເສົາອາກາດໂມໂນໂພລແມ່ນ 0.25λ0×0.11λ0 ແລະ 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz) ຕາມລຳດັບ, ແລະ ຄວາມຍາວ ແລະ ຄວາມກວ້າງຂອງເສົາອາກາດໂມໂນໂພລທີ່ໂຫຼດດ້ວຍຕົວສະທ້ອນສັນຍານແບບວົງແຫວນແຍກແມ່ນ 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) ຕາມລຳດັບ. ສຳລັບເສົາອາກາດຮູບຕົວ F ແບບທຳມະດາ ແລະ ເສົາອາກາດຮູບຕົວ T ທີ່ບໍ່ມີຕົວສະທ້ອນສັນຍານແບບວົງແຫວນແຍກ, ປະສິດທິພາບການຮັບ ແລະ ລັງສີສູງສຸດທີ່ວັດແທກໃນແຖບ 5GHz ແມ່ນ 3.6dBi - 78.5% ແລະ 3.9dBi - 80.2% ຕາມລຳດັບ. ສຳລັບເສົາອາກາດທີ່ໂຫຼດດ້ວຍຕົວສະທ້ອນສັນຍານແບບວົງແຫວນແຍກ, ພາລາມິເຕີເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ 4dBi - 81.2% ແລະ 4.4dBi - 83% ຕາມລຳດັບ, ໃນແຖບ 6GHz. ໂດຍການຈັດຕັ້ງປະຕິບັດຕົວສະທ້ອນສັນຍານແບບວົງແຫວນແຍກເປັນການໂຫຼດທີ່ກົງກັນໃນເສົາອາກາດໂມໂນໂພລ, ແຖບ 2.9GHz ~ 6.41GHz ແລະ 2.6GHz ~ 6.6GHz ສາມາດຮອງຮັບໄດ້, ເຊິ່ງສອດຄ້ອງກັບແບນວິດສ່ວນໜຶ່ງຂອງ 75.4% ແລະ ~87% ຕາມລຳດັບ. ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແບນວິດການວັດແທກໄດ້ຮັບການປັບປຸງປະມານ 2.4 ເທົ່າ ແລະ 2.11 ເທົ່າເມື່ອທຽບກັບເສົາອາກາດໂມໂນໂພລແບບດັ້ງເດີມທີ່ມີຂະໜາດຄົງທີ່ປະມານ.

ຮູບທີ 7. ສອງເສົາອາກາດບຣອດແບນທີ່ໂຫຼດດ້ວຍຕົວສະທ້ອນສຽງແບບແຍກວົງແຫວນ.

ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 8, ຜົນການທົດລອງຂອງເສົາອາກາດ monopole ທີ່ພິມອອກມາແບບກະທັດຮັດແມ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນ. ເມື່ອ S11≤- 10 dB, ແບນວິດປະຕິບັດການແມ່ນ 185% (0.115-2.90 GHz), ແລະ ທີ່ 1.45 GHz, ປະສິດທິພາບການຮັບສົ່ງສູງສຸດ ແລະ ລັງສີແມ່ນ 2.35 dBi ແລະ 78.8% ຕາມລຳດັບ. ຮູບແບບຂອງເສົາອາກາດແມ່ນຄ້າຍຄືກັບໂຄງສ້າງແຜ່ນສາມຫຼ່ຽມຫຼັງຕໍ່ຫຼັງ, ເຊິ່ງຖືກປ້ອນໂດຍຕົວແບ່ງພະລັງງານແບບໂຄ້ງ. GND ທີ່ຖືກຕັດອອກມີເສົາກາງທີ່ວາງຢູ່ໃຕ້ຕົວປ້ອນ, ແລະ ວົງແຫວນສະທ້ອນເປີດສີ່ວົງຖືກແຈກຢາຍຢູ່ອ້ອມຮອບມັນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ແບນວິດຂອງເສົາອາກາດກວ້າງຂຶ້ນ. ເສົາອາກາດແຜ່ກະຈາຍເກືອບທຸກທິດທາງ, ກວມເອົາສ່ວນໃຫຍ່ຂອງແຖບ VHF ແລະ S, ແລະ ແຖບ UHF ແລະ L ທັງໝົດ. ຂະໜາດທາງກາຍະພາບຂອງເສົາອາກາດແມ່ນ 48.32 × 43.72 × 0.8 mm3, ແລະ ຂະໜາດໄຟຟ້າແມ່ນ 0.235λ0 × 0.211λ0 × 0.003λ0. ມັນມີຂໍ້ດີຄືຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ຕົ້ນທຶນຕໍ່າ, ແລະ ມີທ່າແຮງໃນການນຳໃຊ້ໃນລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍຄວາມໄວສູງ.

ຮູບທີ 8: ເສົາອາກາດໂມໂນໂພລທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍຕົວສະທ້ອນສຽງແບບວົງແຫວນແຍກ.

ຮູບທີ 9 ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງແອນເຕນນາແບບຮາບພຽງທີ່ປະກອບດ້ວຍສາຍລວດສອງຄູ່ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນ ແລະ ຕໍ່ລົງດິນກັບພື້ນດິນຮູບຕົວ T ທີ່ຖືກຕັດຜ່ານສອງຈຸດ. ຂະໜາດແອນເຕນນາແມ່ນ 38.5×36.6 ມມ2 (0.070λ0×0.067λ0), ໂດຍທີ່ λ0 ແມ່ນຄື້ນຄວາມຖີ່ຂອງພື້ນທີ່ຫວ່າງ 0.55 GHz. ແອນເຕນນາແຜ່ກະຈາຍໄປທົ່ວທຸກທິດທາງໃນພື້ນດິນ E ໃນແຖບຄວາມຖີ່ປະຕິບັດການ 0.55 ~ 3.85 GHz, ໂດຍມີກຳລັງຂະຫຍາຍສູງສຸດ 5.5dBi ທີ່ 2.35GHz ແລະ ປະສິດທິພາບ 90.1%. ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ແອນເຕນນາທີ່ສະເໜີມານັ້ນເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ຕ່າງໆ, ລວມທັງ UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi ແລະ Bluetooth.

ຮູບທີ 9 ໂຄງສ້າງແອນເຕນນາແບບຮາບພຽງທີ່ຖືກສະເໜີ.

2. ເສົາອາກາດຄື້ນຮົ່ວ (LWA)
ເສົາອາກາດຄື້ນຮົ່ວໃໝ່ແມ່ນໜຶ່ງໃນການນຳໃຊ້ຫຼັກສຳລັບການເຮັດໃຫ້ TL ວັດສະດຸທຽມເປັນຈິງ. ສຳລັບເສົາອາກາດຄື້ນຮົ່ວ, ຜົນກະທົບຂອງຄ່າຄົງທີ່ຂອງເຟສ β ຕໍ່ມຸມລັງສີ (θm) ແລະ ຄວາມກວ້າງຂອງລຳແສງສູງສຸດ (Δθ) ມີດັ່ງນີ້:

L ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງເສົາອາກາດ, k0 ແມ່ນຈຳນວນຄື້ນໃນພື້ນທີ່ຫວ່າງ, ແລະ λ0 ແມ່ນຄວາມຍາວຄື້ນໃນພື້ນທີ່ຫວ່າງ. ໃຫ້ສັງເກດວ່າລັງສີເກີດຂຶ້ນພຽງແຕ່ເມື່ອ |β|

3. ເສົາອາກາດສະທ້ອນແສງລະດັບສູນ
ຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງວັດສະດຸ CRLH ແມ່ນວ່າ β ສາມາດເປັນ 0 ໄດ້ເມື່ອຄວາມຖີ່ບໍ່ເທົ່າກັບສູນ. ອີງຕາມຄຸນສົມບັດນີ້, ຕົວສະທ້ອນສັນຍານລຳດັບສູນ (ZOR) ໃໝ່ສາມາດສ້າງຂຶ້ນໄດ້. ເມື່ອ β ເປັນສູນ, ຈະບໍ່ມີການປ່ຽນເຟສເກີດຂຶ້ນໃນຕົວສະທ້ອນສັນຍານທັງໝົດ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າຄ່າຄົງທີ່ການປ່ຽນເຟສ φ = - βd = 0. ນອກຈາກນັ້ນ, ການສະທ້ອນສັນຍານແມ່ນຂຶ້ນກັບການໂຫຼດປະຕິກິລິຍາເທົ່ານັ້ນ ແລະ ບໍ່ຂຶ້ນກັບຄວາມຍາວຂອງໂຄງສ້າງ. ຮູບທີ 10 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເສົາອາກາດທີ່ສະເໜີແມ່ນຜະລິດໂດຍການໃຊ້ສອງ ແລະ ສາມໜ່ວຍທີ່ມີຮູບຊົງ E, ແລະ ຂະໜາດທັງໝົດແມ່ນ 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ແລະ 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, ຕາມລຳດັບ, ບ່ອນທີ່ λ0 ສະແດງເຖິງຄວາມຍາວຂອງພື້ນທີ່ຫວ່າງທີ່ຄວາມຖີ່ປະຕິບັດການ 500 MHz ແລະ 650 MHz, ຕາມລຳດັບ. ເສົາອາກາດເຮັດວຽກຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) ແລະ 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), ໂດຍມີແບນວິດທຽບເທົ່າ 91.9% ແລະ 96.0%. ນອກເໜືອໄປຈາກລັກສະນະຂອງຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ແບນວິດກວ້າງ, ການເພີ່ມ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງເສົາອາກາດທຳອິດ ແລະ ທີສອງແມ່ນ 5.3dBi ແລະ 85% (1GHz) ແລະ 5.7dBi ແລະ 90% (1.4GHz) ຕາມລຳດັບ.

ຮູບທີ 10 ໂຄງສ້າງແອນເຕນນາແບບ double-E ແລະ triple-E ທີ່ຖືກສະເໜີ.

4. ເສົາອາກາດຊ່ອງ
ໄດ້ມີການສະເໜີວິທີການງ່າຍໆເພື່ອຂະຫຍາຍຮູຮັບແສງຂອງເສົາອາກາດ CRLH-MTM, ແຕ່ຂະໜາດຂອງເສົາອາກາດຂອງມັນເກືອບບໍ່ປ່ຽນແປງ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 11, ເສົາອາກາດປະກອບມີໜ່ວຍ CRLH ທີ່ວາງຊ້ອນກັນໃນແນວຕັ້ງ, ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍແຜ່ນ ແລະ ເສັ້ນຄົດໂຄ້ງ, ແລະ ມີຊ່ອງຮູບຕົວ S ຢູ່ເທິງແຜ່ນ. ເສົາອາກາດຖືກປ້ອນໂດຍເສົາສົ່ງສັນຍານທີ່ກົງກັນກັບ CPW, ແລະ ຂະໜາດຂອງມັນແມ່ນ 17.5 ມມ × 32.15 ມມ × 1.6 ມມ, ເຊິ່ງກົງກັບ 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0, ບ່ອນທີ່ λ0 (3.5GHz) ເປັນຕົວແທນຂອງຄວາມຍາວຄື້ນຂອງພື້ນທີ່ຫວ່າງ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເສົາອາກາດເຮັດວຽກໃນແຖບຄວາມຖີ່ 0.85-7.90GHz, ແລະ ແບນວິດການເຮັດວຽກຂອງມັນແມ່ນ 161.14%. ການສົ່ງລັງສີ ແລະ ປະສິດທິພາບສູງສຸດຂອງເສົາອາກາດປະກົດຢູ່ທີ່ 3.5GHz, ເຊິ່ງແມ່ນ 5.12dBi ແລະ ~80%, ຕາມລຳດັບ.