2. MTM-TL-ի կիրառումը ալեհավաք համակարգերում
Այս բաժինը կկենտրոնանա արհեստական մետանյութերի TL-ների և դրանց մի քանի ամենատարածված և համապատասխան հավելվածների վրա՝ տարբեր ալեհավաքների կառուցվածքների իրականացման համար՝ ցածր գնով, հեշտ արտադրությամբ, մանրացումով, լայն թողունակությամբ, բարձր շահույթով և արդյունավետությամբ, լայն շրջանակի սկանավորման հնարավորություններով և ցածր պրոֆիլով: Դրանք քննարկվում են ստորև:
1. Լայնաշերտ և բազմահաճախական ալեհավաքներ
l երկարությամբ տիպիկ TL-ում, երբ տրված է ω0 անկյունային հաճախականությունը, էլեկտրահաղորդման գծի էլեկտրական երկարությունը (կամ փուլը) կարելի է հաշվարկել հետևյալ կերպ.
Որտեղ vp-ն ներկայացնում է հաղորդման գծի փուլային արագությունը: Ինչպես երևում է վերը նշվածից, թողունակությունը սերտորեն համապատասխանում է խմբի հետաձգմանը, որը φ-ի ածանցյալն է հաճախականության նկատմամբ։ Հետևաբար, քանի որ հաղորդման գծի երկարությունը դառնում է ավելի կարճ, թողունակությունը նույնպես ավելի լայնանում է: Այլ կերպ ասած, գոյություն ունի հակադարձ կապ թողունակության և էլեկտրահաղորդման գծի հիմնարար փուլի միջև, որը հատուկ է դիզայնին: Սա ցույց է տալիս, որ ավանդական բաշխված սխեմաներում գործառնական թողունակությունը հեշտ չէ վերահսկել: Սա կարելի է վերագրել ավանդական էլեկտրահաղորդման գծերի սահմանափակումներին ազատության աստիճանների առումով: Այնուամենայնիվ, բեռնման տարրերը թույլ են տալիս լրացուցիչ պարամետրեր օգտագործել մետամատերիալ TL-ներում, և փուլային արձագանքը կարող է որոշ չափով վերահսկվել: Լայնությունը մեծացնելու համար անհրաժեշտ է ունենալ նմանատիպ թեքություն դիսպերսիայի բնութագրերի գործառնական հաճախականության մոտ։ Արհեստական մետամատերիալ TL-ը կարող է հասնել այս նպատակին: Այս մոտեցման հիման վրա հոդվածում առաջարկվում են ալեհավաքների թողունակության բարձրացման բազմաթիվ մեթոդներ: Գիտնականները նախագծել և պատրաստել են երկու լայնաշերտ ալեհավաքներ՝ բեռնված պառակտված օղակի ռեզոնատորներով (տես Նկար 7): Նկար 7-ում ցուցադրված արդյունքները ցույց են տալիս, որ պառակտված օղակի ռեզոնատորը սովորական մոնոպոլ ալեհավաքով բեռնելուց հետո գրգռվում է ցածր ռեզոնանսային հաճախականության ռեժիմ: Պառակտված օղակի ռեզոնատորի չափը օպտիմիզացված է մոնոպոլ ալեհավաքին մոտ ռեզոնանսի հասնելու համար: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ երբ երկու ռեզոնանսները համընկնում են, ալեհավաքի թողունակությունը և ճառագայթման բնութագրերը մեծանում են: Մենաբոլ ալեհավաքի երկարությունը և լայնությունը համապատասխանաբար 0,25λ0×0,11λ0 և 0,25λ0×0,21λ0 (4 ԳՀց) են, իսկ մոնոպոլ ալեհավաքի երկարությունը և լայնությունը, որը բեռնված է պառակտված օղակի ռեզոնատորով, 0,29λ0×0,21λ0 (2,9 ԳՀց): ), համապատասխանաբար։ Պայմանական F-աձև ալեհավաքի և T-աձև ալեհավաքի համար, առանց պառակտված օղակի ռեզոնատորի, 5 ԳՀց տիրույթում չափված ամենաբարձր շահույթը և ճառագայթման արդյունավետությունը համապատասխանաբար կազմում են 3.6dBi - 78.5% և 3.9dBi - 80.2%: Պառակտված օղակի ռեզոնատորով բեռնված ալեհավաքի համար այս պարամետրերը համապատասխանաբար 4dBi - 81,2% և 4,4dBi - 83% են, 6 ԳՀց տիրույթում: Կիրառելով պառակտված օղակի ռեզոնատոր՝ որպես համապատասխան բեռ մոնոպոլ ալեհավաքի վրա, կարող են ապահովվել 2,9 ԳՀց ~ 6,41 ԳՀց և 2,6 ԳՀց ~ 6,6 ԳՀց տիրույթները, որոնք համապատասխանում են համապատասխանաբար 75,4% և ~87% կոտորակային թողունակությանը։ Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ չափման թողունակությունը բարելավվել է մոտավորապես 2,4 անգամ և 2,11 անգամ՝ համեմատած մոտավորապես ֆիքսված չափի ավանդական մոնոպոլ ալեհավաքների հետ:
Նկար 7. Երկու լայնաշերտ ալեհավաք՝ բեռնված պառակտող օղակի ռեզոնատորներով:
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 8-ում, ցուցադրված են կոմպակտ տպագիր մոնոպոլ ալեհավաքի փորձարարական արդյունքները: Երբ S11≤- 10 դԲ, գործառնական թողունակությունը կազմում է 185% (0,115-2,90 ԳՀց), իսկ 1,45 ԳՀց հաճախականության դեպքում առավելագույն աճը և ճառագայթման արդյունավետությունը համապատասխանաբար կազմում են 2,35 դբի և 78,8%: Ալեհավաքի դասավորությունը նման է թիկունք-ետևի եռանկյուն թերթիկի կառուցվածքին, որը սնվում է կորագիծ էներգիայի բաժանիչով: Կտրված GND-ը պարունակում է կենտրոնական կոճղ, որը տեղադրված է սնուցողի տակ, և չորս բաց ռեզոնանսային օղակները բաշխված են դրա շուրջ, ինչը մեծացնում է ալեհավաքի թողունակությունը: Ալեհավաքը ճառագայթում է գրեթե բոլոր ուղղություններով՝ ծածկելով VHF և S տիրույթների մեծ մասը և բոլոր UHF և L տիրույթները: Անտենայի ֆիզիկական չափը 48,32×43,72×0,8 մմ3 է, իսկ էլեկտրական չափը՝ 0,235λ0×0,211λ0×0,003λ0։ Այն ունի փոքր չափի և ցածր գնի առավելությունները, ինչպես նաև լայնաշերտ անլար կապի համակարգերում կիրառման հնարավոր հեռանկարներ ունի:
Նկար 8. Մոնոպոլի ալեհավաք՝ բեռնված պառակտված օղակի ռեզոնատորով:
Նկար 9-ը ցույց է տալիս հարթ ալեհավաքի կառուցվածքը, որը բաղկացած է երկու զույգ փոխկապակցված ոլորապտույտ մետաղալարերի օղակներից, որոնք հիմնված են կտրված T-աձև վերգետնյա հարթության վրա երկու անցուղիներով: Ալեհավաքի չափը 38,5×36,6 մմ2 է (0,070λ0×0,067λ0), որտեղ λ0-ը 0,55 ԳՀց ազատ տարածության ալիքի երկարությունն է։ Ալեհավաքը բոլոր ուղղություններով ճառագայթում է E- հարթությունում 0,55 ~ 3,85 ԳՀց աշխատանքային հաճախականության տիրույթում, 2,35 ԳՀց-ում 5,5 դԲի առավելագույն հզորությամբ և 90,1% արդյունավետությամբ: Այս հատկանիշները դարձնում են առաջարկվող ալեհավաքը հարմար տարբեր ծրագրերի համար, ներառյալ UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi և Bluetooth:
Նկ. 9 Առաջարկվող հարթ ալեհավաքի կառուցվածքը:
2. Հոսող ալիքի ալեհավաք (LWA)
Նոր արտահոսող ալիքի ալեհավաքը արհեստական մետամատերիալ TL-ի իրականացման հիմնական հավելվածներից մեկն է: Արտահոսող ալիքային ալեհավաքների համար β փուլի հաստատունի ազդեցությունը ճառագայթման անկյան (θm) և ճառագայթի առավելագույն լայնության (Δθ) վրա հետևյալն է.
L-ն ալեհավաքի երկարությունն է, k0-ը ազատ տարածության ալիքի թիվն է, իսկ λ0-ը ազատ տարածության ալիքի երկարությունն է: Նշենք, որ ճառագայթումն առաջանում է միայն այն դեպքում, երբ |β|
3. Զրոյական կարգի ռեզոնատոր ալեհավաք
CRLH մետանյութի եզակի հատկությունն այն է, որ β կարող է լինել 0, երբ հաճախականությունը հավասար չէ զրոյի: Այս հատկության հիման վրա կարող է ստեղծվել նոր զրոյական կարգի ռեզոնատոր (ZOR): Երբ β-ն զրոյական է, ամբողջ ռեզոնատորում փուլային տեղաշարժ տեղի չի ունենում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ֆազային հերթափոխի հաստատուն φ = - βd = 0. Բացի այդ, ռեզոնանսը կախված է միայն ռեակտիվ բեռից և անկախ կառուցվածքի երկարությունից: Նկար 10-ը ցույց է տալիս, որ առաջարկվող ալեհավաքը պատրաստված է երկու և երեք միավորների կիրառմամբ E- ձևով, և ընդհանուր չափը կազմում է 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 և 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0, համապատասխանաբար, որտեղ ալիքը ներկայացնում է 0,001λ0: գործելու ժամանակ ազատ տարածություն հաճախականություններ՝ համապատասխանաբար 500 ՄՀց և 650 ՄՀց: Ալեհավաքն աշխատում է 0,5-1,35 ԳՀց (0,85 ԳՀց) և 0,65-1,85 ԳՀց (1,2 ԳՀց) հաճախականություններով, 91,9% և 96,0% հարաբերական թողունակությամբ։ Ի լրումն փոքր չափի և լայն թողունակության բնութագրերի, առաջին և երկրորդ ալեհավաքների շահույթն ու արդյունավետությունը համապատասխանաբար կազմում են 5.3dBi և 85% (1GHz) և 5.7dBi և 90% (1.4GHz):
Նկար 10 Առաջարկվող կրկնակի-E և եռակի-E ալեհավաքի կառուցվածքներ:
4. Slot Antenna
Պարզ մեթոդ է առաջարկվել CRLH-MTM ալեհավաքի բացվածքը մեծացնելու համար, սակայն դրա ալեհավաքի չափը գրեթե անփոփոխ է: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 11-ում, ալեհավաքը ներառում է CRLH միավորներ՝ ուղղահայաց իրար վրա դրված, որոնք պարունակում են բծեր և ոլորապտույտ գծեր, և կարկատակի վրա կա S-ի անցք: Ալեհավաքը սնվում է CPW համապատասխան կոճղով, և դրա չափը 17,5 մմ × 32,15 մմ × 1,6 մմ է, որը համապատասխանում է 0,204λ0×0,375λ0×0,018λ0, որտեղ λ0 (3,5 ԳՀց) ներկայացնում է ազատ տարածության ալիքի երկարությունը։ Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ալեհավաքն աշխատում է 0,85-7,90 ԳՀց հաճախականության տիրույթում, իսկ աշխատանքային թողունակությունը կազմում է 161,14%: Ալեհավաքի ամենաբարձր ճառագայթման հզորությունը և արդյունավետությունը հայտնվում են 3,5 ԳՀց հաճախականությամբ, որոնք համապատասխանաբար կազմում են 5,12 դԲ և ~80%:
Նկար 11 Առաջարկվող CRLH MTM բնիկ ալեհավաք:
Ալեհավաքների մասին ավելին իմանալու համար այցելեք՝
Հրապարակման ժամանակը՝ օգ-30-2024
