செய்திகள் - மீபொருட்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட மின் செலுத்துத் தட ஆண்டெனாக்கள் பற்றிய ஒரு ஆய்வு (பகுதி 2)

2. ஆண்டெனா அமைப்புகளில் MTM-TL-இன் பயன்பாடு
இந்தப் பிரிவு, செயற்கை மெட்டாமீட்டீரியல் TL-கள் மற்றும் குறைந்த செலவு, எளிதான உற்பத்தி, சிறிதாக்கம், பரந்த அலைவரிசை, அதிக ஆதாயம் மற்றும் செயல்திறன், பரந்த அளவிலான ஸ்கேனிங் திறன் மற்றும் குறைந்த வடிவம் ஆகியவற்றுடன் பல்வேறு ஆண்டெனா கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான அவற்றின் மிகவும் பொதுவான மற்றும் பொருத்தமான சில பயன்பாடுகளில் கவனம் செலுத்தும். அவை கீழே விவாதிக்கப்பட்டுள்ளன.

1. அகலப்பட்டை மற்றும் பல அதிர்வெண் ஆண்டெனாக்கள்
l நீளம் கொண்ட ஒரு வழக்கமான மின் செலுத்துக்கோட்டில், கோண அதிர்வெண் ω0 கொடுக்கப்பட்டால், அதன் மின் செலுத்துக்கோட்டின் மின் நீளத்தை (அல்லது கட்டத்தை) பின்வருமாறு கணக்கிடலாம்:

இதில் vp என்பது செலுத்து வரியின் கட்டத் திசைவேகத்தைக் குறிக்கிறது. மேலே உள்ளவற்றிலிருந்து காணக்கூடியபடி, அலைவரிசை அகலம், அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து φ-இன் வகைக்கெழுவான குழுத் தாமதத்துடன் நெருக்கமாகப் பொருந்துகிறது. எனவே, செலுத்து வரியின் நீளம் குறையும்போது, அலைவரிசை அகலமும் அதிகரிக்கிறது. வேறுவிதமாகக் கூறினால், செலுத்து வரியின் அலைவரிசை அகலத்திற்கும் அடிப்படைக் கட்டத்திற்கும் இடையே ஒரு நேர்மாறுத் தொடர்பு உள்ளது, இது வடிவமைப்பைப் பொறுத்தது. பாரம்பரிய பரவலாக்கப்பட்ட மின்சுற்றுகளில், இயக்க அலைவரிசை அகலத்தைக் கட்டுப்படுத்துவது எளிதல்ல என்பதை இது காட்டுகிறது. இதற்கு, சுதந்திரப் படிகளின் அடிப்படையில் பாரம்பரிய செலுத்து வரிகளில் உள்ள வரம்புகளைக் காரணமாகக் கூறலாம். இருப்பினும், சுமையேற்றும் கூறுகள் மீபொருள் செலுத்து வரிகளில் கூடுதல் அளவுருக்களைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கின்றன, மேலும் கட்டப் பதிலுரையை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு கட்டுப்படுத்த முடியும். அலைவரிசை அகலத்தை அதிகரிக்க, இயக்க அதிர்வெண்ணுக்கு அருகில் சிதறல் பண்புகளின் சரிவு ஒரே மாதிரியாக இருப்பது அவசியம். செயற்கை மீபொருள் செலுத்து வரியால் இந்த இலக்கை அடைய முடியும். இந்த அணுகுமுறையின் அடிப்படையில், ஆண்டெனாக்களின் அலைவரிசை அகலத்தை மேம்படுத்துவதற்கான பல முறைகள் இந்தக் கட்டுரையில் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. அறிஞர்கள் பிளவு வளைய அதிர்வுமானிகளுடன் ஏற்றப்பட்ட இரண்டு அகலப்பட்டை ஆண்டெனாக்களை வடிவமைத்து உருவாக்கியுள்ளனர் (படம் 7-ஐப் பார்க்கவும்). படம் 7-இல் காட்டப்பட்டுள்ள முடிவுகள், வழக்கமான மோனோபோல் ஆண்டெனாவுடன் ஸ்ப்ளிட் ரிங் ரெசனேட்டரில் சுமையேற்றப்பட்ட பிறகு, ஒரு குறைந்த அதிர்வு அதிர்வெண் முறை தூண்டப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகின்றன. மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் அதிர்வுக்கு நெருக்கமான ஒரு அதிர்வை அடைவதற்காக ஸ்ப்ளிட் ரிங் ரெசனேட்டரின் அளவு உகந்ததாக்கப்பட்டுள்ளது. இரண்டு அதிர்வுகளும் ஒன்றிணையும்போது, ஆண்டெனாவின் அலைவரிசை மற்றும் கதிர்வீச்சுப் பண்புகள் அதிகரிக்கின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் நீளம் மற்றும் அகலம் முறையே 0.25λ0×0.11λ0 மற்றும் 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz) ஆகும், மேலும் ஸ்ப்ளிட் ரிங் ரெசனேட்டர் சுமையேற்றப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் நீளம் மற்றும் அகலம் முறையே 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) ஆகும். ஸ்ப்ளிட் ரிங் ரெசனேட்டர் இல்லாத வழக்கமான F-வடிவ ஆண்டெனா மற்றும் T-வடிவ ஆண்டெனாவிற்கு, 5GHz அலைவரிசையில் அளவிடப்பட்ட மிக உயர்ந்த ஆதாயம் மற்றும் கதிர்வீச்சுத் திறன் முறையே 3.6dBi - 78.5% மற்றும் 3.9dBi - 80.2% ஆகும். பிளவு வளைய அதிர்வுமானி பொருத்தப்பட்ட ஆண்டெனாவிற்கு, 6GHz அலைவரிசையில் இந்த அளவுருக்கள் முறையே 4dBi - 81.2% மற்றும் 4.4dBi - 83% ஆகும். மோனோபோல் ஆண்டெனாவில் பிளவு வளைய அதிர்வுமானியை ஒரு பொருத்தமான சுமையாகச் செயல்படுத்துவதன் மூலம், 2.9GHz ~ 6.41GHz மற்றும் 2.6GHz ~ 6.6GHz அலைவரிசைகளை ஆதரிக்க முடியும், இது முறையே 75.4% மற்றும் ~87% பின்ன அலைவரிசை அகலங்களுக்கு ஒத்ததாகும். இந்த முடிவுகள், ஏறக்குறைய நிலையான அளவுள்ள பாரம்பரிய மோனோபோல் ஆண்டெனாக்களுடன் ஒப்பிடும்போது, அளவீட்டு அலைவரிசை அகலம் தோராயமாக 2.4 மடங்கு மற்றும் 2.11 மடங்கு மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதைக் காட்டுகின்றன.

படம் 7. பிளவு வளைய அதிர்வூக்கிகள் பொருத்தப்பட்ட இரண்டு அகலப்பட்டை ஆண்டெனாக்கள்.

படம் 8-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சிறிய அச்சிடப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனாவின் சோதனை முடிவுகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. S11≤- 10 dB ஆக இருக்கும்போது, இயக்க அலைவரிசை அகலம் 185% (0.115-2.90 GHz) ஆகவும், 1.45 GHz-இல், உச்ச ஆதாயம் மற்றும் கதிர்வீச்சுத் திறன் முறையே 2.35 dBi மற்றும் 78.8% ஆகவும் உள்ளன. ஆண்டெனாவின் அமைப்பு, ஒன்றன்பின் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்ட முக்கோணத் தகடு அமைப்பைப் போன்றது, இது ஒரு வளைவு வடிவ ஆற்றல் பிரிப்பான் மூலம் ஊட்டப்படுகிறது. துண்டிக்கப்பட்ட GND-இல், ஊட்டிக்குக் கீழே வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு மைய ஸ்டப் உள்ளது, மேலும் அதைச் சுற்றி நான்கு திறந்த அதிர்வு வளையங்கள் விநியோகிக்கப்பட்டுள்ளன, இது ஆண்டெனாவின் அலைவரிசை அகலத்தை விரிவுபடுத்துகிறது. இந்த ஆண்டெனா ஏறக்குறைய அனைத்து திசைகளிலும் கதிர்வீசுகிறது, இது பெரும்பாலான VHF மற்றும் S அலைவரிசைகளையும், அனைத்து UHF மற்றும் L அலைவரிசைகளையும் உள்ளடக்கியுள்ளது. ஆண்டெனாவின் பௌதீக அளவு 48.32×43.72×0.8 மிமீ³ மற்றும் மின்சார அளவு 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0 ஆகும். இது சிறிய அளவு மற்றும் குறைந்த விலை போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அகலப்பட்டை கம்பியில்லாத் தொடர்பு அமைப்புகளில் பயன்பாட்டுக்கான சாத்தியக்கூறுகளையும் கொண்டுள்ளது.

படம் 8: பிளவு வளைய அதிர்வுமானி பொருத்தப்பட்ட மோனோபோல் ஆண்டெனா.

படம் 9, இரண்டு துளைகள் வழியாக ஒரு துண்டிக்கப்பட்ட T-வடிவ தரைத் தளத்துடன் இணைக்கப்பட்ட, ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட இரண்டு ஜோடி மீண்டர் கம்பிச் சுழல்களைக் கொண்ட ஒரு தட்டையான ஆண்டெனா அமைப்பைக் காட்டுகிறது. ஆண்டெனாவின் அளவு 38.5×36.6 மிமீ² (0.070λ0×0.067λ0) ஆகும், இதில் λ0 என்பது 0.55 GHz வெற்றிட அலைநீளம் ஆகும். இந்த ஆண்டெனா, 0.55 ~ 3.85 GHz இயக்க அதிர்வெண் பட்டையில் E-தளத்தில் அனைத்து திசைகளிலும் கதிர்வீசுகிறது, மேலும் 2.35GHz-இல் 5.5dBi அதிகபட்ச ஆதாயத்தையும் 90.1% செயல்திறனையும் கொண்டுள்ளது. இந்த அம்சங்கள், முன்மொழியப்பட்ட ஆண்டெனாவை UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi மற்றும் புளூடூத் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகின்றன.

படம் 9 முன்மொழியப்பட்ட தள ஆண்டெனா கட்டமைப்பு.

2. கசிவு அலை ஆண்டெனா (LWA)
புதிய கசிவு அலை ஆண்டெனா என்பது செயற்கை மெட்டாமீட்டீரியல் TL-ஐ உணர்ந்து கொள்வதற்கான முக்கிய பயன்பாடுகளில் ஒன்றாகும். கசிவு அலை ஆண்டெனாக்களைப் பொறுத்தவரை, கதிர்வீச்சுக் கோணம் (θm) மற்றும் அதிகபட்ச கற்றை அகலம் (Δθ) ஆகியவற்றின் மீது கட்ட மாறிலி β-வின் விளைவு பின்வருமாறு:

L என்பது ஆன்டெனா நீளம், k0 என்பது வெற்றிடத்தில் உள்ள அலை எண், மற்றும் λ0 என்பது வெற்றிடத்தில் உள்ள அலைநீளம். |β| ஆக இருக்கும்போது மட்டுமே கதிர்வீச்சு நிகழ்கிறது என்பதைக் கவனிக்கவும்.

3. பூஜ்ஜிய வரிசை அதிர்வு ஆண்டெனா
CRLH மெட்டாமீட்டீரியலின் ஒரு தனித்துவமான பண்பு என்னவென்றால், அதிர்வெண் பூஜ்ஜியத்திற்குச் சமமாக இல்லாதபோது β பூஜ்ஜியமாக இருக்க முடியும். இந்தப் பண்பின் அடிப்படையில், ஒரு புதிய பூஜ்ஜிய-வரிசை ரெசனேட்டரை (ZOR) உருவாக்க முடியும். β பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது, முழு ரெசனேட்டரிலும் எந்தக் கட்ட மாற்றமும் ஏற்படாது. இதற்குக் காரணம், கட்ட மாற்ற மாறிலி φ = - βd = 0 என்பதாகும். மேலும், ஒத்ததிர்வு எதிர்வினைச் சுமையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது மற்றும் கட்டமைப்பின் நீளத்தைச் சார்ந்து இருப்பதில்லை. படம் 10-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, முன்மொழியப்பட்ட ஆன்டெனா E-வடிவத்தில் இரண்டு மற்றும் மூன்று அலகுகளைப் பயன்படுத்தித் தயாரிக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் அதன் மொத்த அளவு முறையே 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 மற்றும் 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 ஆகும், இங்கு λ0 என்பது முறையே 500 MHz மற்றும் 650 MHz இயக்க அதிர்வெண்களில் உள்ள வெற்றிடத்தின் அலைநீளத்தைக் குறிக்கிறது. இந்த ஆண்டெனா 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) மற்றும் 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) அதிர்வெண்களில், முறையே 91.9% மற்றும் 96.0% சார்பு அலைவரிசை அகலங்களுடன் இயங்குகிறது. சிறிய அளவு மற்றும் பரந்த அலைவரிசை அகலம் ஆகிய பண்புகளுடன் 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 மும்மடங்கு-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, இந்த ஆண்டெனாவில் ஒன்றன் மீது ஒன்றாக செங்குத்தாக அடுக்கப்பட்ட CRLH அலகுகள் உள்ளன, அவை பேட்ச்கள் மற்றும் மீண்டர் கோடுகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் பேட்ச்சில் ஒரு S-வடிவ ஸ்லாட் உள்ளது. இந்த ஆண்டெனா ஒரு CPW மேட்சிங் ஸ்டப் மூலம் ஊட்டப்படுகிறது, மற்றும் அதன் அளவு 17.5 மிமீ × 32.15 மிமீ × 1.6 மிமீ ஆகும், இது 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0-க்கு சமமானது, இங்கு λ0 (3.5GHz) என்பது வெற்றிடத்தின் அலைநீளத்தைக் குறிக்கிறது. இந்த ஆண்டெனா 0.85-7.90GHz அதிர்வெண் பட்டையில் செயல்படுகிறது என்றும், அதன் இயக்க அலைவரிசை 161.14% என்றும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. ஆண்டெனாவின் மிக உயர்ந்த கதிர்வீச்சு ஆதாயம் மற்றும் செயல்திறன் 3.5GHz-இல் காணப்படுகின்றன, அவை முறையே 5.12dBi மற்றும் ~80% ஆகும்.