Nuacht - Athbhreithniú ar aeróga líne tarchuir bunaithe ar mheiteábhair (Cuid 2)

2. Feidhmiú MTM-TL i gCórais Antenna
Díreoidh an t-alt seo ar TLanna meta-ábhar saorga agus cuid dá n-iarratas is coitianta agus ábhartha chun struchtúir antenna éagsúla a bhaint amach le costas íseal, déantúsaíocht éasca, miniaturization, bandaleithead leathan, gnóthachan ard agus éifeachtacht, cumas scanadh raon leathan agus próifíl íseal. Tá siad pléite thíos.

1. antennas leathanbhanda agus il-minicíochta
I TL tipiciúil le fad l, nuair a thugtar an minicíocht uilleach ω0, is féidir fad leictreach (nó céim) na líne tarchurtha a ríomh mar seo a leanas:

Nuair is ionann vp agus treoluas phas na líne tarchuir. Mar is léir ón méid thuas, comhfhreagraíonn an bandaleithead go dlúth leis an moill ghrúpa, arb é díorthach φ é maidir le minicíocht. Dá bhrí sin, de réir mar a thagann fad na líne tarchurtha níos giorra, éiríonn an bandaleithead níos leithne freisin. I bhfocail eile, tá caidreamh inbhéartach idir an bandaleithead agus céim bhunúsach na líne tarchurtha, atá sainiúil don dearadh. Léiríonn sé seo nach bhfuil an bandaleithead oibriúcháin éasca le rialú i gciorcaid dháilte traidisiúnta. Is féidir é seo a chur i leith teorainneacha na línte tarchurtha traidisiúnta i dtéarmaí céimeanna saoirse. Mar sin féin, ceadaíonn eilimintí luchtaithe paraiméadair bhreise a úsáid i TLanna metamaterial, agus is féidir an freagra céim a rialú go pointe áirithe. D'fhonn an bandaleithead a mhéadú, is gá go mbeadh fána den chineál céanna in aice le minicíocht oibriúcháin na saintréithe scaipthe. Is féidir le meta-ábhar saorga TL an sprioc seo a bhaint amach. Bunaithe ar an gcur chuige seo, moltar go leor modhanna sa pháipéar chun bandaleithead antennas a fheabhsú. Dhear agus dhear scoláirí dhá aeróg leathanbhanda agus iad luchtaithe le hathshonadóirí fáinne scoilte (féach Fíor 7). Léiríonn na torthaí a léirítear i bhFíor 7, tar éis an athshonadóir fáinne scoilte a luchtú leis an antenna monopole traidisiúnta, go bhfuil modh minicíochta athshondach íseal ar bís. Tá méid an athshondóra fáinne scoilte optamaithe chun athshondas a bhaint amach gar do antenna monopole. Léiríonn na torthaí, nuair a bhíonn an dá athshondas ag an am céanna, go méadaítear bandaleithead agus saintréithe radaíochta an antenna. Is é fad agus leithead an antenna monopole 0.25λ0 × 0.11λ0 agus 0.25λ0 × 0.21λ0 (4GHz), faoi seach, agus is é 0.29λ0 × 0.21λ0 (2.9GHz) fad agus leithead an antenna monopole luchtaithe le fáinne scoilte. ), faoi seach. Maidir leis an antenna traidisiúnta cruth-F agus antenna T-chruthach gan athshonator fáinne scoilte, is é an gnóthachan is airde agus éifeachtacht radaíochta a thomhas sa bhanna 5GHz ná 3.6dBi - 78.5% agus 3.9dBi - 80.2%, faoi seach. Maidir leis an antenna luchtaithe le athshonator fáinne scoilte, tá na paraiméadair seo 4dBi - 81.2% agus 4.4dBi - 83%, faoi seach, sa bhanna 6GHz. Trí athshonator fáinne scoilte a chur i bhfeidhm mar ualach meaitseála ar an antenna monopole, is féidir tacú leis na bannaí 2.9GHz ~ 6.41GHz agus 2.6GHz ~ 6.6GHz, a fhreagraíonn do bandaleithead codánach 75.4% agus ~87%, faoi seach. Léiríonn na torthaí seo go bhfuil an bandaleithead tomhais feabhsaithe thart ar 2.4 uair agus 2.11 uair i gcomparáid le antennas monopole traidisiúnta de thart ar mhéid seasta.

Fíor 7. Dhá aeróg leathanbhanda luchtaithe le hathshonadóirí fáinne scoilte.

Mar a thaispeántar i bhFíor 8, léirítear torthaí turgnamhacha an antenna monopole dlúth clóite. Nuair a S11≤- 10 dB, is é an bandaleithead oibriúcháin 185% (0.115-2.90 GHz), agus ag 1.45 GHz, is é an buaic-ghnóthachan agus éifeachtacht radaíochta ná 2.35 dBi agus 78.8%, faoi seach. Tá leagan amach an antenna cosúil le struchtúr bileog triantánach ar ais ar ais, a chothaítear le roinnteoir cumhachta cuarlíneach. Tá stub lárnach sa GND teasctha a chuirtear faoin bhfriochtán, agus déantar ceithre fháinne athshondach oscailte a dháileadh timpeall air, rud a leathnaíonn bandaleithead an aeróige. Radaíonn an t-antenna beagnach omnidirectionally, ag clúdach an chuid is mó de na bannaí VHF agus S, agus gach ceann de na bannaí UHF agus L. Is é méid fisiciúil an antenna 48.32 × 43.72 × 0.8 mm3, agus is é 0.235λ0 × 0.211λ0 × 0.003λ0 an méid leictreach. Tá na buntáistí a bhaineann le méid beag agus costas íseal, agus tá ionchas iarratais féideartha aige i gcórais cumarsáide leathanbhanda gan sreang.

Fíor 8: Aintéin monopole luchtaithe le resonator fáinne scoilte.

Taispeánann Figiúr 9 struchtúr antenna plánach comhdhéanta de dhá phéire de lúba sreinge meander idirnasctha bunaithe ar phlána talún teasctha T-chruthach trí dhá vias. Is é an méid antenna 38.5 × 36.6 mm2 (0.070λ0 × 0.067λ0), áit a bhfuil λ0 an tonnfhad spás saor in aisce de 0.55 GHz. Radaíonn an t-antenna go omnidirectionally san E-eitleán sa bhanna minicíochta oibriúcháin de 0.55 ~ 3.85 GHz, le gnóthachan uasta de 5.5dBi ag 2.35GHz agus éifeachtacht 90.1%. Déanann na gnéithe seo an t-antenna molta oiriúnach d'iarratais éagsúla, lena n-áirítear UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi agus Bluetooth.

Fíor 9 Struchtúr aeróige plánach atá beartaithe.

2. Antenna Tonn Leaky (LWA)
Tá an t-antenna tonn leaky nua ar cheann de na príomh-iarratais chun TL meitea-ábhar saorga a bhaint amach. I gcás antennas tonn sceite, is é seo a leanas éifeacht na tairiseach céime β ar an uillinn radaíochta (θm) agus an leithead bhíoma uasta (Δθ):

Is é L an fad antenna, is é k0 an uimhir tonn sa spás saor in aisce, agus is é λ0 an tonnfhad sa spás saor in aisce. Tabhair faoi deara nach dtarlaíonn radaíocht ach amháin nuair a bhíonn |β|

3. Antenna athshondóra náid-ordú
Airí uathúil de mheitea-ábhar CRLH is ea gur féidir le β a bheith 0 nuair nach bhfuil an mhinicíocht cothrom le nialas. Bunaithe ar an maoin seo, is féidir athshonadóir ordú nialasach (ZOR) a ghiniúint. Nuair a bhíonn β nialasach, ní tharlaíonn aon athrú céime san athshonadóir iomlán. Tá sé seo toisc go bhfuil an t-athrú céim tairiseach φ = - βd = 0. Ina theannta sin, braitheann an athshondas ach amháin ar an ualach imoibríoch agus tá sé neamhspleách ar fhad an struchtúir. Taispeánann Figiúr 10 go bhfuil an t-antenna beartaithe déanta trí dhá agus trí aonad a chur i bhfeidhm le cruth E, agus is é an méid iomlán 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 agus 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, faoi seach, nuair is ionann an fad agus an tonn spás saor in aisce ag minicíochtaí oibriúcháin 500 MHz agus 650 MHz, faoi seach. Feidhmíonn an antenna ag minicíochtaí 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) agus 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), le bandaleithead coibhneasta de 91.9% agus 96.0%. Chomh maith leis na saintréithe a bhaineann le méid beag agus bandaleithead leathan, is é 5.3dBi agus 85% (1GHz) agus 5.7dBi agus 90% (1.4GHz) gnóthachan agus éifeachtúlacht an chéad agus an dara antennas faoi seach.

Fíor 10 Struchtúir aeróige dhá-E agus tri-E atá beartaithe.

4. Antenna Sliotán
Tá modh simplí molta chun oscailt an aeróg CRLH-MTM a mhéadú, ach níl aon athrú ar a mhéid antenna. Mar a thaispeántar i bhFíor 11, cuimsíonn an t-antenna aonaid CRLH atá cruachta go hingearach ar a chéile, ina bhfuil paistí agus línte meander, agus tá sliotán S-chruthach ar an bpaiste. Cothaítear an t-antenna le stub meaitseála CPW, agus is é 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm a mhéid, a fhreagraíonn do 0.204λ0 × 0.375λ0 × 0.018λ0, áit a léiríonn λ0 (3.5GHz) tonnfhad an spáis saor in aisce. Léiríonn na torthaí go n-oibríonn an antenna sa bhanna minicíochta 0.85-7.90GHz, agus is é a bandaleithead oibriúcháin 161.14%. Tá an gnóthachan radaíochta is airde agus éifeachtacht an antenna le feiceáil ag 3.5GHz, atá 5.12dBi agus ~ 80%, faoi seach.