I. መግቢያ
Metamaterials በተፈጥሮ የማይገኙ የተወሰኑ ኤሌክትሮማግኔቲክ ባህሪያትን ለማምረት በሰው ሰራሽ መንገድ የተነደፉ መዋቅሮች ተብለው ሊገለጹ ይችላሉ። አሉታዊ ፈቃዶች እና አሉታዊ የመተላለፊያ ችሎታ ያላቸው ሜታሜትሪዎች ግራ-እጅ ሜታሜትሪያል (LHMs) ይባላሉ። ኤልኤችኤምኤስ በሳይንሳዊ እና ምህንድስና ማህበረሰቦች ውስጥ በሰፊው ተምረዋል። እ.ኤ.አ. በ 2003 ፣ LHM በሳይንስ መጽሔት በዘመናዊው ዘመን ከታዩ አስር ምርጥ ሳይንሳዊ ግኝቶች አንዱ ተብሎ ተጠርቷል። የኤልኤችኤምኤም ልዩ ባህሪያትን በመጠቀም አዳዲስ አፕሊኬሽኖች፣ ጽንሰ-ሀሳቦች እና መሳሪያዎች ተዘጋጅተዋል። የማስተላለፊያ መስመር (ቲኤልኤል) አቀራረብ የኤልኤችኤምኤም መርሆዎችን መተንተን የሚችል ውጤታማ የንድፍ ዘዴ ነው. ከተለምዷዊ ቲ.ኤል.ኤል.ዎች ጋር ሲነጻጸር የሜታሜትሪያል ቲኤልኤዎች በጣም አስፈላጊው ባህሪ የቲኤል መለኪያዎችን መቆጣጠር (የማሰራጨት ቋሚ) እና የባህሪያዊ መከላከያ ነው. የሜታማቴሪያል ቲኤል መለኪያዎችን መቆጣጠር የበለጠ የታመቀ መጠን፣ ከፍተኛ አፈጻጸም እና አዲስ ተግባራት ያላቸው የአንቴና አወቃቀሮችን ለመንደፍ አዳዲስ ሀሳቦችን ይሰጣል። ምስል 1 (ሀ)፣ (ለ) እና (ሐ) የንፁህ ቀኝ-እጅ ማስተላለፊያ መስመር (PRH)፣ ንፁህ የግራ-እጅ ማስተላለፊያ መስመር (PLH) እና የተዋሃደ የግራ-ቀኝ ማስተላለፊያ መስመር ኪሳራ የሌላቸውን የወረዳ ሞዴሎች ያሳያሉ። CRLH)፣ በቅደም ተከተል። በስእል 1 (ሀ) ላይ እንደሚታየው የ PRH TL አቻ ዑደት ሞዴል አብዛኛውን ጊዜ ተከታታይ ኢንዳክሽን እና የ shunt capacitance ጥምረት ነው። በስእል 1 (ለ) ላይ እንደሚታየው የ PLH TL ወረዳ ሞዴል የ shunt inductance እና ተከታታይ አቅም ያለው ጥምረት ነው. በተግባራዊ ትግበራዎች, የ PLH ወረዳን ተግባራዊ ማድረግ አይቻልም. ይህ ሊወገድ በማይችል ጥገኛ ተከታታይ ኢንዳክሽን እና የ shunt capacitance ተጽእኖዎች ምክንያት ነው. ስለዚህ የግራ እጅ ማስተላለፊያ መስመር ባህሪያት በአሁኑ ጊዜ ሊከናወኑ የሚችሉት ሁሉም የተዋሃዱ የግራ እና የቀኝ እጆች ናቸው, በስእል 1 (ሐ) እንደሚታየው.
ምስል 1 የተለያዩ የመተላለፊያ መስመሮች የወረዳ ሞዴሎች
የማስተላለፊያ መስመር (ቲኤልኤል) የስርጭት ቋሚ (γ) እንደሚከተለው ይሰላል፡ γ=α+jβ=Sqrt(ZY)፣ Y እና Z እንደየቅደም ተከተላቸው መቀበልን እና መከላከያን ይወክላሉ። CRLH-TLን ከግምት ውስጥ በማስገባት Z እና Y እንደሚከተለው ሊገለጹ ይችላሉ፡-
አንድ ወጥ የሆነ CRLH TL የሚከተለው የስርጭት ግንኙነት ይኖረዋል።
የደረጃ ቋሚ β ሙሉ በሙሉ እውነተኛ ቁጥር ወይም ሙሉ በሙሉ ምናባዊ ቁጥር ሊሆን ይችላል። β በድግግሞሽ ክልል ውስጥ ሙሉ በሙሉ እውነት ከሆነ፣ በ γ=jβ ሁኔታ ምክንያት በድግግሞሽ ክልል ውስጥ የይለፍ ባንድ አለ። በሌላ በኩል፣ β በድግግሞሽ ክልል ውስጥ ያለ ሙሉ በሙሉ ምናባዊ ቁጥር ከሆነ፣ በ γ=α ሁኔታ ምክንያት በድግግሞሽ ክልል ውስጥ ማቆሚያ አለ። ይህ የማቆሚያ ማሰሪያ ለCRLH-TL ልዩ ነው እና በPRH-TL ወይም PLH-TL ውስጥ የለም። ምስል 2 (ሀ)፣ (ለ) እና (ሐ) የPRH-TL፣ PLH-TL እና CRLH-TLን የመበታተን ኩርባዎችን (ማለትም፣ ω - β ግንኙነት) በቅደም ተከተል ያሳያሉ። በተበታተነ ኩርባዎች ላይ በመመስረት, የቡድን ፍጥነት (vg = ∂ω / ∂β) እና የፍጥነት ፍጥነት (vp=ω / β) የማስተላለፊያ መስመር ሊወጣ እና ሊገመት ይችላል. ለPRH-TL፣ እንዲሁም vg እና vp ትይዩ መሆናቸውን ከከርቭ መገመት ይቻላል (ማለትም፣ vpvg>0)። ለPLH-TL፣ ኩርባው vg እና vp ትይዩ አለመሆናቸውን ያሳያል (ማለትም፣ vpvg<0)። የCRLH-TL የተበታተነ ከርቭ ደግሞ የLH ክልል መኖሩን ያሳያል (ማለትም vpvg <0) እና RH ክልል (ማለትም vpvg > 0)። ከስእል 2(ሐ) እንደሚታየው ለ CRLH-TL፣ γ ንፁህ እውነተኛ ቁጥር ከሆነ፣ የማቆሚያ ባንድ አለ።
ምስል 2 የተለያዩ የመተላለፊያ መስመሮች የተበታተኑ ኩርባዎች
ብዙውን ጊዜ የ CRLH-TL ተከታታይ እና ትይዩ ሬዞናንስ የተለያዩ ናቸው፣ እሱም ያልተመጣጠነ ሁኔታ ይባላል። ነገር ግን, ተከታታይ እና ትይዩ ሬዞናንስ ድግግሞሾች አንድ አይነት ሲሆኑ, ሚዛናዊ ሁኔታ ይባላል, እና የተገኘው ቀለል ያለ ተመጣጣኝ የወረዳ ሞዴል በስእል 3 (ሀ) ውስጥ ይታያል.
ምስል 3 የግራ እጅ ማስተላለፊያ መስመር የወረዳ ሞዴል እና የተበታተነ ኩርባ
ድግግሞሹ እየጨመረ ሲሄድ የ CRLH-TL የመበታተን ባህሪያት ቀስ በቀስ ይጨምራሉ. ምክንያቱም የደረጃ ፍጥነት (ማለትም፣ vp=ω/β) በድግግሞሽ ላይ ጥገኛ እየሆነ ነው። በዝቅተኛ ድግግሞሾች፣ CRLH-TL በኤል.ኤች. ቁጥጥር፣ በከፍተኛ ድግግሞሾች፣ CRLH-TL በ RH የበላይነት የተያዘ ነው። ይህ የCRLH-TL ድርብ ተፈጥሮን ያሳያል። የተመጣጠነ የCRLH-TL ስርጭት ዲያግራም በስእል 3(ለ) ላይ ይታያል። በስእል 3(ለ) ላይ እንደሚታየው ከLH ወደ RH የሚደረገው ሽግግር በ፡
የት ω0 የሽግግር ድግግሞሽ ነው. ስለዚህ, በተመጣጣኝ ሁኔታ, ለስላሳ ሽግግር ከ LH ወደ RH ይከሰታል ምክንያቱም γ ሙሉ በሙሉ ምናባዊ ቁጥር ነው. ስለዚህ ለተመጣጣኝ CRLH-TL መበታተን የማቆሚያ ማሰሪያ የለም። ምንም እንኳን β በ ω0 ዜሮ ቢሆንም (ከተመራው የሞገድ ርዝመት አንጻር ወሰን የሌለው፣ ማለትም λg=2π/|β|) ሞገዱ አሁንም ይሰራጫል ምክንያቱም ቪጂ በ ω0 ዜሮ አይደለም። በተመሳሳይ፣ በ ω0፣ የደረጃ ፈረቃ ለአንድ ቲኤል ርዝመት ዜሮ ነው d (ማለትም፣ φ= - βd=0)። የደረጃው እድገት (ማለትም፣ φ>0) በኤልኤች ድግግሞሽ ክልል (ማለትም፣ ω<ω0) ውስጥ ይከሰታል፣ እና የደረጃ ዝግመት (ማለትም፣ φ<0) በ RH ድግግሞሽ ክልል (ማለትም፣ ω>ω0) ውስጥ ይከሰታል። ለ CRLH TL የባህሪው መጨናነቅ በሚከተለው መልኩ ተገልጿል፡
ZL እና ZR በቅደም ተከተል የPLH እና PRH እንቅፋቶች ባሉበት። ሚዛናዊ ባልሆነ ጉዳይ ላይ የባህሪው መጨናነቅ እንደ ድግግሞሽ ይወሰናል. ከላይ ያለው እኩልታ እንደሚያሳየው የተመጣጠነ መያዣው ከድግግሞሽ ነጻ ነው, ስለዚህም ሰፊ የመተላለፊያ ይዘት ማዛመድ ይችላል. ከላይ የወጣው የቲኤል እኩልታ የCRLH ን ቁሳቁስ ከሚወስኑት መመዘኛዎች ጋር ተመሳሳይ ነው። የቲኤል ስርጭት ቋሚ γ=jβ=Sqrt(ZY) ነው። የቁሱ ስርጭት ቋሚነት (β=ω x Sqrt(εμ))፣ የሚከተለውን እኩልታ ማግኘት ይቻላል፡-
በተመሣሣይ ሁኔታ፣ የቲኤል ባህሪ ባህሪ፣ ማለትም፣ Z0=Sqrt(ZY)፣ ከቁሱ ባህሪ ባህሪይ እክል ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ማለትም፣ η=Sqrt(μ/ε)፣ እሱም እንደሚከተለው ተገልጿል፡-
የተመጣጠነ እና ሚዛናዊ ያልሆነ CRLH-TL (ማለትም n = cβ/ω) በስእል 4 ይታያል። ክልል አዎንታዊ ነው።
ምስል 4 የተመጣጠነ እና ያልተመጣጠነ የ CRLH TL የተለመዱ የማጣቀሻ ጠቋሚዎች።
1. LC አውታረ መረብ
በስእል 5(ሀ) ላይ የሚታየውን የባንዲፓስ LC ህዋሶችን በመገልበጥ አንድ የተለመደ CRLH-TL ውጤታማ የሆነ ተመሳሳይነት ያለው ርዝመት d በየጊዜው ወይም ያለጊዜው ሊገነባ ይችላል። በአጠቃላይ የ CRLH-TLን ስሌት እና ማምረት ምቹነት ለማረጋገጥ ወረዳው ወቅታዊ መሆን አለበት. ከሥዕል 1(ሐ) ሞዴል ጋር ሲነፃፀር የሥዕል 5(ሀ) የወረዳ ሴል ምንም መጠን የለውም እና አካላዊ ርዝመቱም ወሰን የለሽ ነው (ማለትም Δz በሜትር)። የኤሌክትሪክ ርዝመቱን θ=Δφ (ራድ) ግምት ውስጥ በማስገባት የ LC ሴል ደረጃ ሊገለጽ ይችላል. ነገር ግን፣ የተተገበረውን ኢንዳክሽን እና አቅምን በትክክል ለመገንዘብ፣ የአካላዊ ርዝመት ፒ ማዘጋጀት ያስፈልጋል። የአፕሊኬሽን ቴክኖሎጂ ምርጫ (እንደ ማይክሮስትሪፕ፣ ኮፕላላር ሞገድ ጋይድ፣ የገጽታ ተራራ ክፍሎች፣ ወዘተ) የኤል ሲ ሴል አካላዊ መጠን ላይ ተጽእኖ ይኖረዋል። የምስል 5(a) የኤልሲ ሴል ከስእል 1(c) የመጨመሪያ ሞዴል እና ገደቡ p=Δz→0 ጋር ተመሳሳይ ነው። በስእል 5 (ለ) ላይ ባለው ተመሳሳይነት ሁኔታ p→0 መሠረት ቲኤልኤል ሊገነባ ይችላል (ኤልሲ ሴሎችን በማፍሰስ) ከተመሳሳይ CRLH-TL ርዝመት d ጋር እኩል ነው፣ ስለዚህም TL ከኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ጋር አንድ ወጥ ሆኖ ይታያል።
ምስል 5 CRLH TL በ LC አውታረመረብ ላይ የተመሰረተ.
ለኤልሲ ሴል፣ ከBloch-Floquet ቲዎረም ጋር ተመሳሳይ የሆነ ወቅታዊ የድንበር ሁኔታዎችን (PBCs) ከግምት ውስጥ በማስገባት የኤል ሲ ሴል ስርጭት ግንኙነት ተረጋግጧል እና እንደሚከተለው ይገለጻል።
የኤል ሲ ሴል ተከታታይ impedance (Z) እና shunt admittance (Y) የሚወሰኑት በሚከተሉት እኩልታዎች ነው።
የዩኒት LC ወረዳ የኤሌክትሪክ ርዝመት በጣም ትንሽ ስለሆነ፣ ቴይለር approximation ለማግኘት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል፡-
2. አካላዊ ትግበራ
በቀደመው ክፍል CRLH-TLን ለመፍጠር የ LC አውታረመረብ ተብራርቷል. እንደነዚህ ያሉ የ LC ኔትወርኮች እውን ሊሆኑ የሚችሉት የሚፈለገውን አቅም (CR እና CL) እና ኢንዳክሽን (LR እና LL) የሚያመነጩትን ፊዚካል ክፍሎችን በመያዝ ብቻ ነው። በቅርብ ዓመታት ውስጥ የገጽታ ተራራ ቴክኖሎጂ (SMT) ቺፕ ክፍሎችን ወይም የተከፋፈሉ አካላትን መተግበሩ ከፍተኛ ፍላጎት ነበረው. ማይክሮስትሪፕ፣ ስትሪፕላይን፣ ኮፕላላር ሞገድ መመሪያ ወይም ሌሎች ተመሳሳይ ቴክኖሎጂዎች የተከፋፈሉ አካላትን እውን ለማድረግ መጠቀም ይቻላል። የ SMT ቺፖችን ወይም የተከፋፈሉ ክፍሎችን በሚመርጡበት ጊዜ ግምት ውስጥ መግባት ያለባቸው ብዙ ነገሮች አሉ. በ SMT ላይ የተመሰረቱ የ CRLH አወቃቀሮች በመተንተን እና ዲዛይን ረገድ የበለጠ የተለመዱ እና ለመተግበር ቀላል ናቸው. ይህ የሆነበት ምክንያት ከመደርደሪያ ውጭ የኤስኤምቲ ቺፕ ክፍሎች በመኖራቸው ነው, ይህም ከተከፋፈሉ አካላት ጋር ሲነጻጸር ማሻሻያ እና ማምረት አያስፈልግም. ነገር ግን፣ የSMT ክፍሎች መገኘት የተበታተነ ነው፣ እና አብዛኛውን ጊዜ የሚሰሩት በዝቅተኛ ድግግሞሽ (ማለትም፣ 3-6GHz) ብቻ ነው። ስለዚህ፣ በSMT ላይ የተመሰረቱ CRLH አወቃቀሮች የተገደቡ የክወና ድግግሞሽ ክልሎች እና የተወሰኑ የምዕራፍ ባህሪያት አሏቸው። ለምሳሌ፣ አፕሊኬሽኖችን በሚያሰራጩበት ጊዜ፣ የSMT ቺፕ ክፍሎች ተግባራዊ ላይሆኑ ይችላሉ። ምስል 6 በ CRLH-TL ላይ የተመሰረተ የተከፋፈለ መዋቅር ያሳያል. አወቃቀሩ በ interdigital capacitance እና በአጭር ዙር መስመሮች የተገነዘበ ሲሆን ተከታታይ አቅም CL እና ትይዩ ኢንዳክሽን ኤልኤል ኤች. በመስመሩ እና በጂኤንዲ መካከል ያለው አቅም የ RH capacitance CR ነው ተብሎ ይታሰባል, እና በ interdigital መዋቅር ውስጥ ባለው የአሁኑ ፍሰት በተፈጠረው መግነጢሳዊ ፍሰት የተፈጠረው ኢንደክሽን RH inductance LR ነው ተብሎ ይታሰባል።
ምስል 6 ባለ አንድ-ልኬት ማይክሮስትሪፕ CRLH TL ኢንተርዲጂታል አቅም ያላቸው እና የአጭር መስመር ኢንዳክተሮችን ያቀፈ።
ስለ አንቴናዎች የበለጠ ለማወቅ፣ እባክዎን ይጎብኙ፡-
የልጥፍ ሰዓት፡- ኦገስት-23-2024
