செய்திகள் - மெட்டா மெட்டீரியல்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் ஆண்டெனாக்களின் மதிப்பாய்வு (பகுதி 2)

2. ஆண்டெனா அமைப்புகளில் MTM-TL இன் பயன்பாடு
இந்தப் பிரிவு, குறைந்த விலை, எளிதான உற்பத்தி, மினியேட்டரைசேஷன், பரந்த அலைவரிசை, அதிக ஆதாயம் மற்றும் செயல்திறன், பரந்த அளவிலான ஸ்கேனிங் திறன் மற்றும் குறைந்த சுயவிவரம் கொண்ட பல்வேறு ஆண்டெனா கட்டமைப்புகளை உணர்ந்து கொள்வதற்கான செயற்கை மெட்டாமெட்டீரியல் TLகள் மற்றும் அவற்றின் மிகவும் பொதுவான மற்றும் பொருத்தமான பயன்பாடுகளில் கவனம் செலுத்தும். அவை கீழே விவாதிக்கப்பட்டுள்ளன.

1. பிராட்பேண்ட் மற்றும் பல அதிர்வெண் ஆண்டெனாக்கள்
l நீளம் கொண்ட ஒரு பொதுவான TL இல், கோண அதிர்வெண் ω0 கொடுக்கப்படும்போது, செலுத்து கம்பியின் மின் நீளம் (அல்லது கட்டம்) பின்வருமாறு கணக்கிடப்படலாம்:

vp என்பது பரிமாற்றக் கோட்டின் கட்ட வேகத்தைக் குறிக்கிறது. மேலே இருந்து பார்க்க முடிந்தபடி, அலைவரிசை குழு தாமதத்திற்கு நெருக்கமாக ஒத்திருக்கிறது, இது அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தவரை φ இன் வழித்தோன்றலாகும். எனவே, பரிமாற்றக் கோட்டின் நீளம் குறையும்போது, அலைவரிசையும் அகலமாகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அலைவரிசைக்கும் பரிமாற்றக் கோட்டின் அடிப்படை கட்டத்திற்கும் இடையே ஒரு தலைகீழ் உறவு உள்ளது, இது வடிவமைப்பு சார்ந்தது. பாரம்பரிய விநியோகிக்கப்பட்ட சுற்றுகளில், இயக்க அலைவரிசையை கட்டுப்படுத்துவது எளிதானது அல்ல என்பதை இது காட்டுகிறது. சுதந்திரத்தின் அளவுகளின் அடிப்படையில் பாரம்பரிய பரிமாற்றக் கோடுகளின் வரம்புகளுக்கு இது காரணமாக இருக்கலாம். இருப்பினும், ஏற்றுதல் கூறுகள் மெட்டாமெட்டீரியல் TLகளில் கூடுதல் அளவுருக்களைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கின்றன, மேலும் கட்ட பதிலை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு கட்டுப்படுத்தலாம். அலைவரிசையை அதிகரிக்க, சிதறல் பண்புகளின் இயக்க அதிர்வெண்ணுக்கு அருகில் இதேபோன்ற சாய்வு இருப்பது அவசியம். செயற்கை மெட்டாமெட்டீரியல் TL இந்த இலக்கை அடைய முடியும். இந்த அணுகுமுறையின் அடிப்படையில், ஆண்டெனாக்களின் அலைவரிசையை மேம்படுத்துவதற்கான பல முறைகள் ஆய்வறிக்கையில் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. அறிஞர்கள் பிளவு வளைய ரெசனேட்டர்களுடன் ஏற்றப்பட்ட இரண்டு பிராட்பேண்ட் ஆண்டெனாக்களை வடிவமைத்து உருவாக்கியுள்ளனர் (படம் 7 ஐப் பார்க்கவும்). படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ள முடிவுகள், வழக்கமான மோனோபோல் ஆண்டெனாவுடன் பிளவு வளைய ரெசனேட்டரை ஏற்றிய பிறகு, குறைந்த ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண் பயன்முறை உற்சாகப்படுத்தப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. பிளவு வளைய ரெசனேட்டரின் அளவு மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் ஒத்ததிர்வுக்கு நெருக்கமான அதிர்வை அடைய உகந்ததாக்கப்பட்டுள்ளது. இரண்டு ஒத்ததிர்வுகளும் இணையும் போது, ஆண்டெனாவின் அலைவரிசை மற்றும் கதிர்வீச்சு பண்புகள் அதிகரிக்கப்படுகின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் நீளம் மற்றும் அகலம் முறையே 0.25λ0×0.11λ0 மற்றும் 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), மற்றும் பிளவு வளைய ரெசனேட்டருடன் ஏற்றப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் நீளம் மற்றும் அகலம் முறையே 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) ஆகும். பிளவு வளைய ரெசனேட்டர் இல்லாத வழக்கமான F-வடிவ ஆண்டெனா மற்றும் T-வடிவ ஆண்டெனாவிற்கு, 5GHz பேண்டில் அளவிடப்படும் அதிகபட்ச ஆதாயம் மற்றும் கதிர்வீச்சு திறன் முறையே 3.6dBi - 78.5% மற்றும் 3.9dBi - 80.2% ஆகும். ஸ்பிளிட் ரிங் ரெசனேட்டருடன் ஏற்றப்பட்ட ஆண்டெனாவிற்கு, இந்த அளவுருக்கள் 6GHz பேண்டில் முறையே 4dBi - 81.2% மற்றும் 4.4dBi - 83% ஆகும். மோனோபோல் ஆண்டெனாவில் பொருந்தக்கூடிய லோடாக ஸ்பிளிட் ரிங் ரெசனேட்டரை செயல்படுத்துவதன் மூலம், 2.9GHz ~ 6.41GHz மற்றும் 2.6GHz ~ 6.6GHz பேண்டுகளை ஆதரிக்க முடியும், இது முறையே 75.4% மற்றும் ~87% என்ற பின்ன அலைவரிசைகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது. தோராயமாக நிலையான அளவிலான பாரம்பரிய மோனோபோல் ஆண்டெனாக்களுடன் ஒப்பிடும்போது அளவீட்டு அலைவரிசை தோராயமாக 2.4 மடங்கு மற்றும் 2.11 மடங்கு மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதை இந்த முடிவுகள் காட்டுகின்றன.

படம் 7. பிளவு-வளைய ரெசனேட்டர்களுடன் ஏற்றப்பட்ட இரண்டு பிராட்பேண்ட் ஆண்டெனாக்கள்.

படம் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சிறிய அச்சிடப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் சோதனை முடிவுகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. S11≤- 10 dB இல், இயக்க அலைவரிசை 185% (0.115-2.90 GHz) ஆகவும், 1.45 GHz இல், உச்ச ஆதாயம் மற்றும் கதிர்வீச்சு செயல்திறன் முறையே 2.35 dBi மற்றும் 78.8% ஆகவும் இருக்கும். ஆண்டெனாவின் அமைப்பு, ஒரு வளைந்த மின் பிரிப்பான் மூலம் வழங்கப்படும், பின்புறம்-பின்னால்-முக்கோண தாள் அமைப்பைப் போன்றது. துண்டிக்கப்பட்ட GND ஊட்டியின் கீழ் வைக்கப்படும் ஒரு மைய ஸ்டப்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் நான்கு திறந்த ஒத்ததிர்வு வளையங்கள் அதைச் சுற்றி விநியோகிக்கப்படுகின்றன, இது ஆண்டெனாவின் அலைவரிசையை விரிவுபடுத்துகிறது. ஆண்டெனா கிட்டத்தட்ட சர்வ திசையிலும் கதிர்வீச்சு செய்கிறது, பெரும்பாலான VHF மற்றும் S பட்டைகள் மற்றும் அனைத்து UHF மற்றும் L பட்டைகளையும் உள்ளடக்கியது. ஆண்டெனாவின் இயற்பியல் அளவு 48.32×43.72×0.8 மிமீ3, மற்றும் மின் அளவு 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. இது சிறிய அளவு மற்றும் குறைந்த விலையின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் பிராட்பேண்ட் வயர்லெஸ் தொடர்பு அமைப்புகளில் சாத்தியமான பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

படம் 8: ஸ்பிளிட் ரிங் ரெசனேட்டருடன் ஏற்றப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனா.

படம் 9, இரண்டு வயாக்கள் வழியாக துண்டிக்கப்பட்ட T-வடிவ தரைத் தளத்திற்கு தரையிறக்கப்பட்ட இரண்டு ஜோடி ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட வளைந்த கம்பி சுழல்களைக் கொண்ட ஒரு பிளானர் ஆண்டெனா அமைப்பைக் காட்டுகிறது. ஆண்டெனா அளவு 38.5×36.6 மிமீ2 (0.070λ0×0.067λ0), இங்கு λ0 என்பது 0.55 GHz இன் இலவச இட அலைநீளம் ஆகும். ஆண்டெனா 0.55 ~ 3.85 GHz இயக்க அதிர்வெண் பட்டையில் E-தளத்தில் சர்வ திசையில் கதிர்வீச்சு செய்கிறது, 2.35GHz இல் அதிகபட்ச ஆதாயம் 5.5dBi மற்றும் 90.1%. இந்த அம்சங்கள் முன்மொழியப்பட்ட ஆண்டெனாவை UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi மற்றும் Bluetooth உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகின்றன.

படம் 9 முன்மொழியப்பட்ட பிளானர் ஆண்டெனா அமைப்பு.

2. லீக்கி வேவ் ஆண்டெனா (LWA)
புதிய கசிவு அலை ஆண்டெனா, செயற்கை மெட்டாமெட்டீரியல் TL ஐ உணர்தல் முக்கிய பயன்பாடுகளில் ஒன்றாகும். கசிவு அலை ஆண்டெனாக்களுக்கு, கதிர்வீச்சு கோணம் (θm) மற்றும் அதிகபட்ச பீம் அகலம் (Δθ) ஆகியவற்றில் கட்ட மாறிலி β இன் விளைவு பின்வருமாறு:

L என்பது ஆண்டெனா நீளம், k0 என்பது இலவச இடத்தில் அலை எண், மற்றும் λ0 என்பது இலவச இடத்தில் அலைநீளம். |β| இருக்கும்போது மட்டுமே கதிர்வீச்சு ஏற்படும் என்பதை நினைவில் கொள்ளவும்.

3. ஜீரோ-ஆர்டர் ரெசனேட்டர் ஆண்டெனா
CRLH மெட்டாமெட்டீரியலின் தனித்துவமான பண்பு என்னவென்றால், அதிர்வெண் பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இல்லாதபோது β 0 ஆக இருக்கலாம். இந்தப் பண்பின் அடிப்படையில், ஒரு புதிய பூஜ்ஜிய-வரிசை ரெசனேட்டரை (ZOR) உருவாக்க முடியும். β பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது, முழு ரெசனேட்டரிலும் எந்த கட்ட மாற்றமும் ஏற்படாது. ஏனெனில் கட்ட மாற்ற மாறிலி φ = - βd = 0. கூடுதலாக, அதிர்வு எதிர்வினை சுமையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது மற்றும் கட்டமைப்பின் நீளத்திலிருந்து சுயாதீனமாக உள்ளது. முன்மொழியப்பட்ட ஆண்டெனா E-வடிவத்துடன் இரண்டு மற்றும் மூன்று அலகுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் புனையப்பட்டது என்பதையும், மொத்த அளவு முறையே 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 மற்றும் 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 என்பதையும் படம் 10 காட்டுகிறது, இங்கு λ0 என்பது முறையே 500 MHz மற்றும் 650 MHz இயக்க அதிர்வெண்களில் இலவச இடத்தின் அலைநீளத்தைக் குறிக்கிறது. இந்த ஆண்டெனா 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) மற்றும் 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) அதிர்வெண்களில் இயங்குகிறது, ஒப்பீட்டு அலைவரிசைகள் 91.9% மற்றும் 96.0% ஆகும். சிறிய அளவு மற்றும் பரந்த அலைவரிசையின் பண்புகளுக்கு கூடுதலாக, முதல் மற்றும் இரண்டாவது ஆண்டெனாக்களின் ஆதாயம் மற்றும் செயல்திறன் முறையே 5.3dBi மற்றும் 85% (1GHz) மற்றும் 5.7dBi மற்றும் 90% (1.4GHz) ஆகும்.

படம் 10 முன்மொழியப்பட்ட இரட்டை-E மற்றும் மூன்று-E ஆண்டெனா கட்டமைப்புகள்.

4. ஸ்லாட் ஆண்டெனா
CRLH-MTM ஆண்டெனாவின் துளையை பெரிதாக்க ஒரு எளிய முறை முன்மொழியப்பட்டுள்ளது, ஆனால் அதன் ஆண்டெனா அளவு கிட்டத்தட்ட மாறாமல் உள்ளது. படம் 11 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆண்டெனாவில் CRLH அலகுகள் ஒன்றின் மேல் ஒன்றாக செங்குத்தாக அடுக்கி வைக்கப்பட்டுள்ளன, இதில் இணைப்புகள் மற்றும் வளைவு கோடுகள் உள்ளன, மேலும் இணைப்பில் S- வடிவ ஸ்லாட் உள்ளது. ஆண்டெனா CPW பொருந்தக்கூடிய ஸ்டப் மூலம் வழங்கப்படுகிறது, மேலும் அதன் அளவு 17.5 மிமீ × 32.15 மிமீ × 1.6 மிமீ ஆகும், இது 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0 க்கு ஒத்திருக்கிறது, இங்கு λ0 (3.5GHz) இலவச இடத்தின் அலைநீளத்தைக் குறிக்கிறது. ஆண்டெனா 0.85-7.90GHz அதிர்வெண் பட்டையில் இயங்குகிறது என்றும், அதன் இயக்க அலைவரிசை 161.14% என்றும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. ஆண்டெனாவின் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சு ஆதாயம் மற்றும் செயல்திறன் 3.5GHz இல் தோன்றும், அவை முறையே 5.12dBi மற்றும் ~80% ஆகும்.