ዜና - በሜታማቴሪያሎች ላይ የተመሰረቱ የማስተላለፊያ መስመር አንቴናዎች ግምገማ (ክፍል 2)

2. የኤምቲኤም-ቲኤል በአንቴና ስርዓቶች ውስጥ አተገባበር
ይህ ክፍል በአርቴፊሻል ሜታማቴሪያል ቲኤልዎች እና በዝቅተኛ ወጪ፣ በቀላሉ በማምረት፣ በትንሽ መጠን በማመንጨት፣ ሰፊ ባንድዊድዝ፣ ከፍተኛ ትርፍ እና ቅልጥፍና፣ ሰፊ ክልል ቅኝት አቅም እና ዝቅተኛ መገለጫ ባላቸው የተለያዩ የአንቴና መዋቅሮችን እውን ለማድረግ በሚረዱ በጣም የተለመዱ እና ተዛማጅ አፕሊኬሽኖቻቸው ላይ ያተኩራል። ከዚህ በታች ተብራርተዋል።

1. ብሮድባንድ እና ባለብዙ ድግግሞሽ አንቴናዎች
የኤል ርዝመት ባለው የተለመደ TL ውስጥ፣ የማዕዘን ድግግሞሽ ω0 ሲሰጥ፣ የማስተላለፊያ መስመሩ የኤሌክትሪክ ርዝመት (ወይም ደረጃ) እንደሚከተለው ሊሰላ ይችላል፡

vp የማስተላለፊያ መስመሩን የደረጃ ፍጥነት የሚወክልበት ቦታ። ከላይ እንደሚታየው፣ የመተላለፊያ ይዘቱ ከቡድን መዘግየት ጋር በቅርበት ይዛመዳል፣ ይህም ከድግግሞሽ አንፃር የφ ተዋጽኦ ነው። ስለዚህ፣ የማስተላለፊያ መስመሩ ርዝመት አጭር እየሆነ ሲሄድ፣ የመተላለፊያ ይዘቱም እየሰፋ ይሄዳል። በሌላ አነጋገር፣ በመተላለፊያ ይዘቱ እና በማስተላለፊያ መስመሩ መሰረታዊ ምዕራፍ መካከል የተገላቢጦሽ ግንኙነት አለ፣ ይህም በዲዛይን የተወሰነ ነው። ይህ የሚያሳየው በባህላዊ የተከፋፈሉ ወረዳዎች ውስጥ የአሠራር መተላለፊያ ይዘት ለመቆጣጠር ቀላል አይደለም። ይህ በባህላዊ የመተላለፊያ መስመሮች ውስንነት ምክንያት ሊገለጽ ይችላል። ሆኖም፣ የመጫኛ አካላት በሜታማቴሪያል TLዎች ውስጥ ተጨማሪ መለኪያዎች ጥቅም ላይ እንዲውሉ ያስችላቸዋል፣ እና የደረጃ ምላሽ በተወሰነ ደረጃ ቁጥጥር ሊደረግበት ይችላል። የመተላለፊያ ይዘቱን ለመጨመር፣ ከተበተኑት ባህሪያት የአሠራር ድግግሞሽ አጠገብ ተመሳሳይ ቁልቁለት መኖር አስፈላጊ ነው። አርቲፊሻል ሜታማቴሪያል TL ይህንን ግብ ማሳካት ይችላል። በዚህ አቀራረብ ላይ በመመስረት፣ የአንቴናዎችን የመተላለፊያ ይዘት ለማሻሻል ብዙ ዘዴዎች በወረቀቱ ውስጥ ቀርበዋል። ምሁራን በተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተሮች የተጫኑ ሁለት የብሮድባንድ አንቴናዎችን ነድፈው ሠርተዋል (ምስል 7 ይመልከቱ)። በስእል 7 ላይ የሚታዩት ውጤቶች እንደሚያሳዩት የተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተርን ከተለመደው ሞኖፖል አንቴና ጋር ከጫኑ በኋላ ዝቅተኛ የሬዞናንት ድግግሞሽ ሁነታ ይደሰታል። የተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተር መጠን ከሞኖፖል አንቴና ጋር ቅርብ የሆነ ሬዞናንስ ለማግኘት የተመቻቸ ነው። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት ሁለቱ ሬዞናንስ ሲገጣጠሙ የአንቴናው የመተላለፊያ ይዘት እና የጨረር ባህሪያት ይጨምራሉ። የሞኖፖል አንቴና ርዝመት እና ስፋት በቅደም ተከተል 0.25λ0×0.11λ0 እና 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz) ሲሆኑ፣ በተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተር የተጫነው የሞኖፖል አንቴና ርዝመት እና ስፋት በቅደም ተከተል 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) ናቸው። ለተለምዷዊው የኤፍ-ቅርጽ አንቴና እና የተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተር ለሌላቸው ቲ-ቅርጽ አንቴናዎች፣ በ5GHz ባንድ ውስጥ የሚለካው ከፍተኛው የግሬን እና የጨረር ቅልጥፍና በቅደም ተከተል 3.6dBi - 78.5% እና 3.9dBi - 80.2% ነው። በተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተር ለተጫነው አንቴና፣ እነዚህ መለኪያዎች በቅደም ተከተል በ6GHz ባንድ ውስጥ 4dBi - 81.2% እና 4.4dBi - 83% ናቸው። በሞኖፖል አንቴና ላይ የተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተርን እንደ ተዛማጅ ጭነት በመተግበር፣ 2.9GHz ~ 6.41GHz እና 2.6GHz ~ 6.6GHz ባንዶች ሊደገፉ ይችላሉ፣ ይህም በቅደም ተከተል ከ75.4% እና ~87% ከሚሆኑ ክፍልፋዮች ባንድዊድዝ ጋር ይዛመዳል። እነዚህ ውጤቶች የመለኪያ ባንድዊድዝ በግምት ቋሚ መጠን ካላቸው ባህላዊ ሞኖፖል አንቴናዎች ጋር ሲነጻጸር በግምት 2.4 ጊዜ እና 2.11 ጊዜ እንደሚሻሻል ያሳያሉ።

ምስል 7. ሁለት የብሮድባንድ አንቴናዎች የተጫኑት በተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተሮች ነው።

በስእል 8 ላይ እንደሚታየው፣ የታመቀ የታተመው የሞኖፖል አንቴና የሙከራ ውጤቶች ይታያሉ። S11≤- 10 dB ሲሆን፣ የአሠራር ባንድዊድዝ 185% (0.115-2.90 GHz) ሲሆን፣ በ1.45 GHz ደግሞ ከፍተኛው ትርፍ እና የጨረር ቅልጥፍና በቅደም ተከተል 2.35 dBi እና 78.8% ናቸው። የአንቴናው አቀማመጥ ከኋላ-ወደ-ኋላ ባለ ሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው የሉህ መዋቅር ጋር ተመሳሳይ ነው፣ እሱም በኩርባላይነር የኃይል መከፋፈያ ይመገባል። የተቆረጠው GND ከመግብያው ስር የተቀመጠ ማዕከላዊ ስቶክ ይይዛል፣ እና አራት ክፍት ሬዞናንት ቀለበቶች በዙሪያው ተሰራጭተዋል፣ ይህም የአንቴናውን የመተላለፊያ ይዘት ያሰፋል። አንቴናው በአብዛኛው የVHF እና S ባንዶችን እና ሁሉንም የUHF እና L ባንዶችን ይሸፍናል ማለት ይቻላል በሁሉም አቅጣጫ ይንፀባረቃል። የአንቴናው አካላዊ መጠን 48.32×43.72×0.8 ሚሜ3 ሲሆን የኤሌክትሪክ መጠኑ 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0 ነው። አነስተኛ መጠን እና ዝቅተኛ ዋጋ ያላቸው ጥቅሞች አሉት፣ እና በብሮድባንድ ገመድ አልባ የመገናኛ ስርዓቶች ውስጥ ሊሆኑ የሚችሉ የትግበራ ተስፋዎች አሉት።

ምስል 8፡ የሞኖፖል አንቴና በተሰነጠቀ ቀለበት ሬዞናተር ተጭኗል።

ምስል 9 በሁለት ቪያዎች በኩል በተቆራረጠ የቲ ቅርጽ ያለው የመሬት ፕላን ላይ የተመሰረቱ ሁለት ጥንድ የተገናኙ የሜአንደር ሽቦ ሉፖችን የያዘ ጠፍጣፋ አንቴና መዋቅር ያሳያል። የአንቴናው መጠን 38.5×36.6 ሚሜ2 (0.070λ0×0.067λ0) ሲሆን λ0 ደግሞ የ0.55 GHz ነፃ የቦታ ሞገድ ርዝመት ነው። አንቴናው በ0.55 ~ 3.85 GHz የአሠራር ድግግሞሽ ባንድ ውስጥ በE-plane ውስጥ በሁሉም አቅጣጫ ይንፀባረቃል፣ በ2.35GHz ከፍተኛው 5.5dBi ጭማሪ እና 90.1% ውጤታማነት አለው። እነዚህ ባህሪያት የቀረበውን አንቴና ለተለያዩ አፕሊኬሽኖች ተስማሚ ያደርጉታል፣ ይህም UHF RFID፣ GSM 900፣ GPS፣ KPCS፣ DCS፣ IMT-2000፣ WiMAX፣ WiFi እና ብሉቱዝን ጨምሮ።

ምስል 9 የታቀደው ጠፍጣፋ አንቴና መዋቅር።

2. የሚፈስ ዌቭ አንቴና (LWA)
አዲሱ የሚፈስ ሞገድ አንቴና አርቲፊሻል ሜታማቴሪያል ቲኤልን እውን ለማድረግ ከሚያስፈልጉት ዋና ዋና አፕሊኬሽኖች አንዱ ነው። ለሚፈስ ሞገድ አንቴናዎች፣ የደረጃ ቋሚ β በጨረር አንግል (θm) እና በከፍተኛው የጨረር ስፋት (Δθ) ላይ ያለው ተጽእኖ እንደሚከተለው ነው፡

L የአንቴናው ርዝመት፣ k0 በነጻ ቦታ ውስጥ ያለው የሞገድ ቁጥር ሲሆን λ0 ደግሞ በነጻ ቦታ ውስጥ ያለው የሞገድ ርዝመት ነው። ጨረር የሚከሰተው |β| ሲሆን ብቻ መሆኑን ልብ ይበሉ።

3. ዜሮ-ትዕዛዝ ሬዞናተር አንቴና
የCRLH ሜታማቴሪያል ልዩ ባህሪ β ድግግሞሽ ከዜሮ ጋር እኩል በማይሆንበት ጊዜ 0 ሊሆን ይችላል። በዚህ ባህሪ ላይ በመመስረት፣ አዲስ ዜሮ-ትዕዛዝ ሬዞናተር (ZOR) ሊፈጠር ይችላል። β ዜሮ ሲሆን፣ በጠቅላላው ሬዞናተር ውስጥ ምንም የደረጃ ፈረቃ አይከሰትም። ይህ የሆነበት ምክንያት የደረጃ ፈረቃ ቋሚ φ = - βd = 0 ስለሆነ ነው። በተጨማሪም፣ ሬዞናንስ በምላሽ ሰጪ ጭነት ላይ ብቻ የተመሰረተ እና ከመዋቅሩ ርዝመት ነፃ ነው። ምስል 10 እንደሚያሳየው የቀረበው አንቴና የተመረተው ሁለት እና ሶስት ክፍሎችን በ E-ቅርጽ በመተግበር ሲሆን አጠቃላይ መጠኑ 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 እና 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 በቅደም ተከተል ሲሆን፣ λ0 በቅደም ተከተል በ500 MHz እና 650 MHz የአሠራር ድግግሞሽ ላይ የነፃ ቦታ የሞገድ ርዝመትን ይወክላል። አንቴናው በ0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) እና 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) ድግግሞሽ የሚሰራ ሲሆን አንጻራዊ የመተላለፊያ ወሰኖች 91.9% እና 96.0% ናቸው። ከትንሽ መጠን እና ሰፊ የመተላለፊያ ወሰኖች በተጨማሪ የመጀመሪያው እና ሁለተኛው አንቴናዎች ትርፍ እና ቅልጥፍና በቅደም ተከተል 5.3dBi እና 85% (1GHz) እና 5.7dBi እና 90% (1.4GHz) ናቸው።

ምስል 10 የተጠቆሙት ድርብ-ኢ እና ሶስት-ኢ አንቴናዎች አወቃቀሮች።

4. ማስገቢያ አንቴና
የCRLH-MTM አንቴና ቀዳዳ ለማስፋት ቀላል ዘዴ ቀርቧል፣ ነገር ግን የአንቴናው መጠን ከሞላ ጎደል አልተለወጠም። በምስል 11 ላይ እንደሚታየው፣ አንቴናው እርስ በእርስ በአቀባዊ የተደረደሩ የCRLH ክፍሎችን ያካትታል፣ እነዚህም ፓች እና ዘንበል ያሉ መስመሮችን የያዙ ሲሆን በፓች ላይ የS ቅርጽ ያለው ማስገቢያ አለ። አንቴናው በCPW ተዛማጅ ስቱብ ይመገባል፣ እና መጠኑ 17.5 ሚሜ × 32.15 ሚሜ × 1.6 ሚሜ ሲሆን ከ0.204λ0 × 0.375λ0 × 0.018λ0 ጋር የሚመጣጠን ሲሆን፣ λ0 (3.5GHz) የነፃ ቦታ የሞገድ ርዝመትን ይወክላል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት አንቴናው በ0.85-7.90GHz የድግግሞሽ ባንድ ውስጥ ይሰራል፣ እና የአሠራር ባንድዊድዝ 161.14% ነው። የአንቴናው ከፍተኛው የጨረር ትርፍ እና ቅልጥፍና በ3.5GHz ይታያል፣ እነዚህም በቅደም ተከተል 5.12dBi እና ~80% ናቸው።