2. ການນຳໃຊ້ MTM-TL ໃນລະບົບເສົາອາກາດ
ພາກສ່ວນນີ້ຈະເນັ້ນໃສ່ TLs metamaterial ປອມແລະບາງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທົ່ວໄປທີ່ສຸດແລະທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຂອງເຂົາເຈົ້າສໍາລັບ realizing ໂຄງສ້າງເສົາອາກາດຕ່າງໆທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ການຜະລິດງ່າຍ, miniaturization, bandwidth ກ້ວາງ, ໄດ້ຮັບແລະປະສິດທິພາບສູງ, ລະດັບຄວາມກ້ວາງການສະແກນແລະ profile ຕ່ໍາ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກປຶກສາຫາລືຂ້າງລຸ່ມນີ້.
1. ເສົາອາກາດ Broadband ແລະຫຼາຍຄວາມຖີ່
ໃນ TL ປົກກະຕິທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງ l, ເມື່ອຄວາມຖີ່ມຸມ ω0 ຖືກມອບໃຫ້, ຄວາມຍາວໄຟຟ້າ (ຫຼືໄລຍະ) ຂອງສາຍສົ່ງສາມາດຖືກຄິດໄລ່ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ບ່ອນທີ່ vp ເປັນຕົວແທນຂອງຄວາມໄວໄລຍະຂອງສາຍສົ່ງ. ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກຂ້າງເທິງ, ແບນວິດທີ່ສອດຄ້ອງກັນຢ່າງໃກ້ຊິດກັບການຊັກຊ້າຂອງກຸ່ມ, ເຊິ່ງເປັນອະນຸພັນຂອງφກ່ຽວກັບຄວາມຖີ່. ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອຄວາມຍາວຂອງສາຍສົ່ງສັ້ນລົງ, ແບນວິດກໍ່ກວ້າງຂຶ້ນ. ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ມີຄວາມສໍາພັນທາງກົງກັນຂ້າມລະຫວ່າງແບນວິດແລະໄລຍະພື້ນຖານຂອງສາຍສົ່ງ, ເຊິ່ງແມ່ນການອອກແບບສະເພາະ. ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໃນວົງຈອນແຈກຢາຍແບບດັ້ງເດີມ, ແບນວິດຂອງການດໍາເນີນງານແມ່ນບໍ່ງ່າຍຕໍ່ການຄວບຄຸມ. ນີ້ສາມາດເປັນຂໍ້ຈໍາກັດຂອງສາຍສົ່ງແບບດັ້ງເດີມໃນເງື່ອນໄຂຂອງລະດັບເສລີພາບ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອົງປະກອບການໂຫຼດອະນຸຍາດໃຫ້ພາລາມິເຕີເພີ່ມເຕີມທີ່ຈະນໍາໃຊ້ໃນ TLs metamaterial, ແລະການຕອບສະຫນອງໄລຍະສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໃນລະດັບໃດຫນຶ່ງ. ເພື່ອເພີ່ມແບນວິດ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງມີຄວາມຄ້ອຍທີ່ຄ້າຍຄືກັນຢູ່ໃກ້ກັບຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານຂອງຄຸນລັກສະນະການກະຈາຍ. TL metamaterial ທຽມສາມາດບັນລຸເປົ້າຫມາຍນີ້. ອີງໃສ່ວິທີການນີ້, ວິທີການຈໍານວນຫຼາຍສໍາລັບການເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດໄດ້ຖືກສະເຫນີຢູ່ໃນເຈ້ຍ. ນັກວິຊາການໄດ້ອອກແບບແລະຜະລິດສອງເສົາອາກາດບໍລະອົດແບນທີ່ບັນຈຸດ້ວຍເຄື່ອງສະທ້ອນວົງແຫວນ (ເບິ່ງຮູບ 7). ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຮູບທີ 7 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຫຼັງຈາກການໂຫຼດ resonator ວົງແຫວນແຍກກັບເສົາອາກາດ monopole ທໍາມະດາ, ຮູບແບບຄວາມຖີ່ resonant ຕ່ໍາແມ່ນຕື່ນເຕັ້ນ. ຂະໜາດຂອງ resonator ວົງແຫວນຖືກປັບໃຫ້ເໝາະສົມເພື່ອໃຫ້ໄດ້ສຽງສະທ້ອນໃກ້ຄຽງກັບເສົາອາກາດ monopole. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໃນເວລາທີ່ທັງສອງ resonance coincide, bandwidth ແລະ radiation ລັກສະນະຂອງເສົາອາກາດແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນ. ຄວາມຍາວແລະຄວາມກວ້າງຂອງເສົາອາກາດ monopole ແມ່ນ 0.25λ0 × 0.11λ0 ແລະ 0.25λ0 × 0.21λ0 (4GHz), ຕາມລໍາດັບ, ແລະຄວາມຍາວແລະຄວາມກວ້າງຂອງເສົາອາກາດ monopole ທີ່ໂຫລດດ້ວຍ resonator ວົງແຫວນແຍກແມ່ນ 0.29λ0 × 0.21λ0 (2.9GHz. ), ຕາມລໍາດັບ. ສໍາລັບເສົາອາກາດ F-shaped ທໍາມະດາແລະ T-shaped ເສົາອາກາດທີ່ບໍ່ມີ resonator ວົງແຍກ, ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສູງສຸດແລະປະສິດທິພາບລັງສີທີ່ວັດແທກໃນແຖບ 5GHz ແມ່ນ 3.6dBi - 78.5% ແລະ 3.9dBi - 80.2%, ຕາມລໍາດັບ. ສໍາລັບເສົາອາກາດທີ່ໂຫລດດ້ວຍ resonator ວົງແຫວນແຍກ, ຕົວກໍານົດການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ 4dBi - 81.2% ແລະ 4.4dBi - 83%, ຕາມລໍາດັບ, ໃນແຖບ 6GHz. ໂດຍການປະຕິບັດເຄື່ອງສະທ້ອນວົງແຫວນທີ່ແບ່ງປັນເປັນການໂຫຼດທີ່ກົງກັນຢູ່ໃນເສົາອາກາດ monopole, ແຖບ 2.9GHz ~ 6.41GHz ແລະ 2.6GHz ~ 6.6GHz ສາມາດຮອງຮັບໄດ້, ສອດຄ່ອງກັບແຖບວິດຂອງສ່ວນແບ່ງຂອງ 75.4% ແລະ ~ 87%, ຕາມລໍາດັບ. ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແບນວິດການວັດແທກໄດ້ຖືກປັບປຸງປະມານ 2.4 ເທົ່າແລະ 2.11 ເທົ່າທຽບກັບເສົາອາກາດ monopole ແບບດັ້ງເດີມຂອງຂະຫນາດຄົງທີ່ປະມານ.
ຮູບທີ 7. ເສົາອາກາດບໍລະອົດແບນສອງອັນທີ່ບັນຈຸເຄື່ອງສະທ້ອນວົງແຫວນ.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 8, ຜົນໄດ້ຮັບການທົດລອງຂອງເສົາອາກາດ monopole ພິມຫນາແຫນ້ນແມ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນ. ເມື່ອ S11≤- 10 dB, ແບນວິດປະຕິບັດການແມ່ນ 185% (0.115-2.90 GHz), ແລະຢູ່ທີ່ 1.45 GHz, ການເພີ່ມສູງສຸດແລະປະສິດທິພາບລັງສີແມ່ນ 2.35 dBi ແລະ 78.8%, ຕາມລໍາດັບ. ຮູບແບບຂອງເສົາອາກາດແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບໂຄງສ້າງແຜ່ນສາມຫລ່ຽມກັບຄືນໄປບ່ອນ, ເຊິ່ງຖືກປ້ອນໂດຍຕົວແບ່ງພະລັງງານ curvilinear. GND ທີ່ຖືກຕັດມີແກນກາງທີ່ວາງໄວ້ພາຍໃຕ້ feeder, ແລະສີ່ວົງ resonant ເປີດຖືກແຈກຢາຍອ້ອມຮອບມັນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ແບນວິດຂອງສາຍອາກາດກວ້າງຂຶ້ນ. ເສົາອາກາດ radiates ເກືອບ omnidirectionally, ກວມເອົາສ່ວນໃຫຍ່ຂອງແຖບ VHF ແລະ S, ແລະທັງຫມົດຂອງແຖບ UHF ແລະ L. ຂະໜາດທາງກາຍະພາບຂອງເສົາອາກາດແມ່ນ 48.32×43.72×0.8 mm3, ແລະຂະໜາດໄຟຟ້າແມ່ນ 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. ມັນມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ແລະມີຄວາມສົດໃສດ້ານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີທ່າແຮງໃນລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍຄວາມຖີ່ກ້ວາງ.
ຮູບທີ 8: ເສົາອາກາດ Monopole ບັນຈຸດ້ວຍເຄື່ອງສະທ້ອນສຽງວົງແຫວນ.
ຮູບທີ່ 9 ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງເສົາອາກາດແບບ planar ປະກອບດ້ວຍສອງຄູ່ຂອງສາຍເຊືອກ meander ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນກັບພື້ນດິນກັບຍົນທີ່ມີຮູບຊົງ T ທີ່ຖືກຕັດຜ່ານສອງທາງ. ຂະໜາດເສົາອາກາດແມ່ນ 38.5×36.6 mm2 (0.070λ0×0.067λ0), ເຊິ່ງ λ0 ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງຊ່ອງຫວ່າງ 0.55 GHz. ເສົາອາກາດ radiates omnidirectionally ໃນ E-plane ໃນແຖບຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານຂອງ 0.55 ~ 3.85 GHz, ມີການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສູງສຸດຂອງ 5.5dBi ຢູ່ 2.35GHz ແລະປະສິດທິພາບຂອງ 90.1%. ລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ເສົາອາກາດທີ່ສະເຫນີທີ່ເຫມາະສົມກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕ່າງໆ, ລວມທັງ UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi ແລະ Bluetooth.
ຮູບທີ 9 ສະເໜີໂຄງສ້າງເສົາອາກາດແບບແຜນ.
2. ເສົາອາກາດຮົ່ວ (LWA)
ເສົາອາກາດຄື້ນທີ່ຮົ່ວໃໝ່ແມ່ນໜຶ່ງໃນແອັບພລິເຄຊັ່ນຫຼັກສຳລັບການເຮັດຕົວຈິງ TL metamaterial. ສໍາລັບເສົາອາກາດຄື້ນຮົ່ວ, ຜົນກະທົບຂອງໄລຍະຄົງທີ່βກ່ຽວກັບມຸມຮັງສີ (θm) ແລະຄວາມກວ້າງຂອງລໍາແສງສູງສຸດ (Δθ) ມີດັ່ງນີ້:
L ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງເສົາອາກາດ, k0 ແມ່ນຕົວເລກຄື້ນໃນພື້ນທີ່ຫວ່າງ, ແລະ λ0 ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງຄື້ນໃນພື້ນທີ່ຫວ່າງ. ໃຫ້ສັງເກດວ່າລັງສີເກີດຂຶ້ນເມື່ອ |β|
3. Zero-order resonator antenna
ຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ CRLH metamaterial ແມ່ນວ່າ β ສາມາດເປັນ 0 ເມື່ອຄວາມຖີ່ບໍ່ເທົ່າກັບສູນ. ອີງໃສ່ຄຸນສົມບັດນີ້, ສາມາດສ້າງເຄື່ອງສະທ້ອນສຽງແບບສູນການສັ່ງໃໝ່ (ZOR) ໄດ້. ເມື່ອβເປັນສູນ, ບໍ່ມີການປ່ຽນໄລຍະເກີດຂຶ້ນໃນ resonator ທັງຫມົດ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າໄລຍະການປ່ຽນແປງຄົງທີ່ φ = - βd = 0. ນອກຈາກນັ້ນ, resonance ແມ່ນຂຶ້ນກັບພຽງແຕ່ການໂຫຼດ reactive ແລະເປັນເອກະລາດຂອງຄວາມຍາວຂອງໂຄງສ້າງ. ຮູບທີ 10 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເສົາອາກາດທີ່ສະເຫນີແມ່ນ fabricated ໂດຍການນໍາໃຊ້ສອງແລະສາມຫນ່ວຍທີ່ມີ E-shape, ແລະຂະຫນາດທັງຫມົດແມ່ນ 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ແລະ 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, ຕາມລໍາດັບ, ບ່ອນທີ່ waveleng λ 0. ຂອງພື້ນທີ່ຫວ່າງຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນການ 500 MHz ແລະ 650 MHz, ຕາມລໍາດັບ. ເສົາອາກາດເຮັດວຽກຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງ 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) ແລະ 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), ມີແບນວິດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຂອງ 91.9% ແລະ 96.0%. ນອກເຫນືອຈາກຄຸນລັກສະນະຂອງຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍແລະແບນວິດກວ້າງ, ການໄດ້ຮັບແລະປະສິດທິພາບຂອງເສົາອາກາດທໍາອິດແລະທີສອງແມ່ນ 5.3dBi ແລະ 85% (1GHz) ແລະ 5.7dBi ແລະ 90% (1.4GHz), ຕາມລໍາດັບ.
Fig. 10 ສະເໜີໂຄງສ້າງເສົາອາກາດ double-E ແລະ triple-E.
4. ເສົາອາກາດສະລັອດຕິງ
ວິທີການງ່າຍດາຍໄດ້ຖືກສະເຫນີເພື່ອຂະຫຍາຍຮູຮັບແສງຂອງເສົາອາກາດ CRLH-MTM, ແຕ່ຂະຫນາດເສົາອາກາດຂອງມັນແມ່ນເກືອບບໍ່ປ່ຽນແປງ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 11, ເສົາອາກາດປະກອບມີຫນ່ວຍ CRLH ວາງຊ້ອນກັນໃນແນວຕັ້ງເຊິ່ງກັນແລະກັນ, ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍແຜ່ນແພແລະເສັ້ນ meander, ແລະມີຊ່ອງສຽບຮູບ S ຢູ່ເທິງແຜ່ນ. ເສົາອາກາດຖືກປ້ອນໂດຍເສົາທີ່ຈັບຄູ່ CPW, ແລະຂະໜາດຂອງມັນແມ່ນ 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, ກົງກັບ 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0, ເຊິ່ງ λ0 (3.5GHz) ເປັນຕົວແທນຂອງຄວາມຍາວຂອງຊ່ອງຫວ່າງ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເສົາອາກາດເຮັດວຽກຢູ່ໃນແຖບຄວາມຖີ່ຂອງ 0.85-7.90GHz, ແລະແບນວິດປະຕິບັດງານຂອງມັນແມ່ນ 161.14%. ການຮັບລັງສີສູງສຸດ ແລະປະສິດທິພາບຂອງເສົາອາກາດປະກົດຂຶ້ນຢູ່ທີ່ 3.5GHz, ເຊິ່ງແມ່ນ 5.12dBi ແລະ ~80%, ຕາມລໍາດັບ.
Fig. 11 ເສົາອາກາດສະລັອດຕິງ CRLH MTM ທີ່ສະເຫນີ.
ເພື່ອສຶກສາເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບເສົາອາກາດ, ກະລຸນາເຂົ້າໄປທີ່:
ເວລາປະກາດ: ສິງຫາ-30-2024
