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

2. ஆண்டெனா அமைப்புகளில் MTM-TL பயன்பாடு
இந்த பிரிவு செயற்கையான மெட்டா மெட்டீரியல் TLகள் மற்றும் அவற்றின் மிகவும் பொதுவான மற்றும் தொடர்புடைய பயன்பாடுகள் சிலவற்றில் குறைந்த விலை, எளிதான உற்பத்தி, மினியேட்டரைசேஷன், பரந்த அலைவரிசை, அதிக ஆதாயம் மற்றும் செயல்திறன், பரந்த அளவிலான ஸ்கேனிங் திறன் மற்றும் குறைந்த சுயவிவரத்துடன் பல்வேறு ஆண்டெனா கட்டமைப்புகளை செயல்படுத்துகிறது. அவை கீழே விவாதிக்கப்படுகின்றன.

1. பிராட்பேண்ட் மற்றும் பல அதிர்வெண் ஆண்டெனாக்கள்
L நீளம் கொண்ட ஒரு பொதுவான TL இல், கோண அதிர்வெண் ω0 கொடுக்கப்பட்டால், பரிமாற்றக் கோட்டின் மின் நீளம் (அல்லது கட்டம்) பின்வருமாறு கணக்கிடப்படலாம்:

vp என்பது பரிமாற்றக் கோட்டின் கட்ட வேகத்தைக் குறிக்கிறது. மேலே இருந்து பார்க்க முடியும், அலைவரிசையானது குழு தாமதத்திற்கு நெருக்கமாக ஒத்துள்ளது, இது அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து φ இன் வழித்தோன்றலாகும். எனவே, டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் நீளம் குறைவதால், அலைவரிசையும் அகலமாகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அலைவரிசைக்கும் டிரான்ஸ்மிஷன் லைனின் அடிப்படை கட்டத்திற்கும் இடையே ஒரு தலைகீழ் உறவு உள்ளது, இது வடிவமைப்பு சார்ந்தது. பாரம்பரிய விநியோக சுற்றுகளில், இயக்க அலைவரிசையை கட்டுப்படுத்துவது எளிதல்ல என்பதை இது காட்டுகிறது. சுதந்திரத்தின் அளவுகளின் அடிப்படையில் பாரம்பரிய டிரான்ஸ்மிஷன் லைன்களின் வரம்புகளுக்கு இது காரணமாக இருக்கலாம். இருப்பினும், ஏற்றுதல் கூறுகள் மெட்டா மெட்டீரியல் டிஎல்களில் கூடுதல் அளவுருக்களைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கின்றன, மேலும் கட்ட பதிலை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்குக் கட்டுப்படுத்தலாம். அலைவரிசையை அதிகரிக்க, சிதறல் பண்புகளின் இயக்க அதிர்வெண்ணுக்கு அருகில் இதேபோன்ற சாய்வு இருக்க வேண்டும். செயற்கை மெட்டா மெட்டீரியல் TL இந்த இலக்கை அடைய முடியும். இந்த அணுகுமுறையின் அடிப்படையில், ஆண்டெனாக்களின் அலைவரிசையை மேம்படுத்துவதற்கான பல முறைகள் தாளில் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. ஸ்பிலிட் ரிங் ரெசனேட்டர்களுடன் ஏற்றப்பட்ட இரண்டு பிராட்பேண்ட் ஆண்டெனாக்களை அறிஞர்கள் வடிவமைத்து உருவாக்கியுள்ளனர் (படம் 7 ஐப் பார்க்கவும்). படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ள முடிவுகள், வழக்கமான மோனோபோல் ஆண்டெனாவுடன் ஸ்பிலிட் ரிங் ரெசனேட்டரை ஏற்றிய பிறகு, குறைந்த அதிர்வு அதிர்வெண் பயன்முறை உற்சாகமடைகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. ஸ்பிலிட் ரிங் ரெசனேட்டரின் அளவு, மோனோபோல் ஆண்டெனாவிற்கு நெருக்கமான அதிர்வுகளை அடைய உகந்ததாக உள்ளது. இரண்டு அதிர்வுகளும் இணையும் போது, ஆண்டெனாவின் அலைவரிசை மற்றும் கதிர்வீச்சு பண்புகள் அதிகரிக்கின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் நீளம் மற்றும் அகலம் முறையே 0.25λ0×0.11λ0 மற்றும் 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz) ஆகும், மேலும் ஸ்பிலிட் ரிங் ரெசனேட்டருடன் ஏற்றப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் நீளம் மற்றும் அகலம் 0.29λ0×0.29λ0.21 ), முறையே. ஸ்பிலிட் ரிங் ரெசனேட்டர் இல்லாத வழக்கமான எஃப்-வடிவ ஆண்டெனா மற்றும் டி-வடிவ ஆண்டெனாவிற்கு, 5GHz பேண்டில் அளவிடப்படும் அதிகபட்ச ஆதாயம் மற்றும் கதிர்வீச்சு திறன் முறையே 3.6dBi - 78.5% மற்றும் 3.9dBi - 80.2% ஆகும். ஸ்பிலிட் ரிங் ரெசனேட்டருடன் ஏற்றப்பட்ட ஆண்டெனாவிற்கு, இந்த அளவுருக்கள் 6GHz இசைக்குழுவில் முறையே 4dBi - 81.2% மற்றும் 4.4dBi - 83% ஆகும். மோனோபோல் ஆண்டெனாவில் பொருந்தக்கூடிய சுமையாக ஸ்பிளிட் ரிங் ரெசனேட்டரைச் செயல்படுத்துவதன் மூலம், 2.9GHz ~ 6.41GHz மற்றும் 2.6GHz ~ 6.6GHz பட்டைகள் முறையே 75.4% மற்றும் ~87% என்ற பகுதியளவு அலைவரிசைகளை ஆதரிக்க முடியும். ஏறக்குறைய நிலையான அளவிலான பாரம்பரிய மோனோபோல் ஆண்டெனாக்களுடன் ஒப்பிடும்போது அளவீட்டு அலைவரிசை தோராயமாக 2.4 மடங்கு மற்றும் 2.11 மடங்கு மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதை இந்த முடிவுகள் காட்டுகின்றன.

படம் 7. ஸ்பிலிட்-ரிங் ரெசனேட்டர்களுடன் ஏற்றப்பட்ட இரண்டு பிராட்பேண்ட் ஆண்டெனாக்கள்.

படம் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கச்சிதமான அச்சிடப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் சோதனை முடிவுகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. S11≤- 10 dB ஆக இருக்கும் போது, இயக்க அலைவரிசை 185% (0.115-2.90 GHz) ஆகவும், 1.45 GHz இல், உச்ச ஆதாயம் மற்றும் கதிர்வீச்சு திறன் முறையே 2.35 dBi மற்றும் 78.8% ஆக இருக்கும். ஆன்டெனாவின் தளவமைப்பு முக்கோண தாள் அமைப்பைப் போன்றது, இது ஒரு வளைவு சக்தி பிரிப்பான் மூலம் வழங்கப்படுகிறது. துண்டிக்கப்பட்ட GND ஆனது ஃபீடரின் கீழ் வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு மையக் கட்டையைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் நான்கு திறந்த அதிர்வு வளையங்கள் அதைச் சுற்றி விநியோகிக்கப்படுகின்றன, இது ஆண்டெனாவின் அலைவரிசையை விரிவுபடுத்துகிறது. ஆண்டெனா கிட்டத்தட்ட அனைத்து திசைகளிலும் பரவுகிறது, பெரும்பாலான VHF மற்றும் S பட்டைகள் மற்றும் UHF மற்றும் L பட்டைகள் அனைத்தையும் 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 மற்றும் பிராட்பேண்ட் வயர்லெஸ் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளில் சாத்தியமான பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

படம் 8: ஸ்பிலிட் ரிங் ரெசனேட்டருடன் ஏற்றப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனா.

படம் 9, துண்டிக்கப்பட்ட T-வடிவ தரை விமானத்திற்கு இரண்டு வியாஸ்கள் மூலம் தரையிறக்கப்பட்ட இரண்டு ஜோடி ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட மெண்டர் கம்பி சுழல்களைக் கொண்ட ஒரு பிளானர் ஆண்டெனா அமைப்பைக் காட்டுகிறது. ஆண்டெனா அளவு 38.5×36.6 மிமீ2 (0.070λ0×0.067λ0), இதில் λ0 என்பது 0.55 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் இடைவெளி அலைநீளமாகும். 0.55 ~ 3.85 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் இயக்க அதிர்வெண் அலைவரிசையில் ஈ-பிளேனில் சர்வ திசையில் ஆண்டெனா கதிர்வீச்சு செய்கிறது, அதிகபட்சமாக 2.35GHz இல் 5.5dBi மற்றும் செயல்திறன் 90.1% ஆகும். இந்த அம்சங்கள் UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi மற்றும் Bluetooth உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு முன்மொழியப்பட்ட ஆண்டெனாவை ஏற்றதாக ஆக்குகிறது.

படம் 9 முன்மொழியப்பட்ட பிளானர் ஆண்டெனா அமைப்பு.

2. கசிவு அலை ஆண்டெனா (LWA)
புதிய கசிவு அலை ஆண்டெனா என்பது செயற்கை மெட்டா மெட்டீரியல் TL ஐ உணரும் முக்கிய பயன்பாடுகளில் ஒன்றாகும். கசிவு அலை ஆண்டெனாக்களுக்கு, கதிர்வீச்சு கோணம் (θm) மற்றும் அதிகபட்ச பீம் அகலம் (Δθ) மீது கட்ட மாறிலி β இன் விளைவு பின்வருமாறு:

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

3. ஜீரோ-ஆர்டர் ரெசனேட்டர் ஆண்டெனா
CRLH மெட்டா மெட்டீரியலின் தனித்துவமான பண்பு என்னவென்றால், அதிர்வெண் பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இல்லாதபோது β 0 ஆக இருக்கலாம். இந்த சொத்தின் அடிப்படையில், ஒரு புதிய பூஜ்ஜிய-வரிசை ரெசனேட்டரை (ZOR) உருவாக்க முடியும். β பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது, முழு ரெசனேட்டரில் எந்த கட்ட மாற்றமும் ஏற்படாது. இதற்குக் காரணம், கட்ட மாறுதல் மாறிலி φ = - βd = 0. கூடுதலாக, அதிர்வு என்பது வினைத்திறன் சுமையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது மற்றும் கட்டமைப்பின் நீளத்தைப் பொருட்படுத்தாது. முன்மொழியப்பட்ட ஆண்டெனா E-வடிவத்துடன் இரண்டு மற்றும் மூன்று அலகுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் புனையப்பட்டது என்பதை படம் 10 காட்டுகிறது, மேலும் மொத்த அளவு 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 மற்றும் 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ அலைகளைக் குறிக்கும். இலவச இடம் முறையே 500 மெகா ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 650 மெகா ஹெர்ட்ஸ் இயக்க அதிர்வெண்களில். ஆண்டெனா 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) மற்றும் 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) அதிர்வெண்களில் 91.9% மற்றும் 96.0% அலைவரிசைகளுடன் செயல்படுகிறது. சிறிய அளவு மற்றும் பரந்த அலைவரிசையின் சிறப்பியல்புகளுடன், 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-இ மற்றும் டிரிபிள்-இ ஆண்டெனா கட்டமைப்புகள்.

4. ஸ்லாட் ஆண்டெனா
CRLH-MTM ஆண்டெனாவின் துளையை பெரிதாக்க ஒரு எளிய முறை முன்மொழியப்பட்டது, ஆனால் அதன் ஆண்டெனா அளவு கிட்டத்தட்ட மாறாமல் உள்ளது. படம் 11 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆண்டெனாவில் CRLH அலகுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று செங்குத்தாக அடுக்கி வைக்கப்பட்டுள்ளன, இதில் திட்டுகள் மற்றும் மெண்டர் கோடுகள் உள்ளன, மேலும் இணைப்பில் S- வடிவ ஸ்லாட் உள்ளது. ஆண்டெனா ஒரு CPW பொருந்தும் ஸ்டப் மூலம் ஊட்டப்படுகிறது, மேலும் அதன் அளவு 17.5 மிமீ × 32.15 மிமீ × 1.6 மிமீ ஆகும், இது 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0 ஆகும், இதில் λ0 (3.5GHz) அலைநீளத்தின் அலைநீளத்தைக் குறிக்கிறது. ஆன்டெனா 0.85-7.90GHz அதிர்வெண் அலைவரிசையில் 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.