2. Tapassing fan MTM-TL yn Antenne Systems
Dizze seksje sil rjochtsje op keunstmjittige metamaterial TL's en guon fan har meast foarkommende en relevante applikaasjes foar it realisearjen fan ferskate antennestruktueren mei lege kosten, maklike fabrikaazje, miniaturisaasje, brede bânbreedte, hege winst en effisjinsje, scanmooglikheid foar breed berik en leech profyl. Se wurde hjirûnder besprutsen.
1. Breedbân en multi-frekwinsje antennes
Yn in typyske TL mei in lingte fan l, as de hoekfrekwinsje ω0 wurdt opjûn, kin de elektryske lingte (as faze) fan 'e oerdrachtline as folget wurde berekkene:
Wêr't vp de fazesnelheid fan 'e oerdrachtline stiet. As kin sjoen wurde út it boppesteande, de bânbreedte komt nau oerien mei de groep fertraging, dat is de derivative fan φ mei respekt foar frekwinsje. Dêrom, as de lingte fan de transmissieline koarter wurdt, wurdt de bânbreedte ek breder. Mei oare wurden, der is in omkearde relaasje tusken de bânbreedte en de fûnemintele faze fan de oerdracht line, dat is design spesifyk. Dit lit sjen dat yn tradisjonele ferspraat circuits, de bestjoeringssysteem bânbreedte is net maklik te kontrolearjen. Dit kin wurde taskreaun oan 'e beheiningen fan tradisjonele oerdrachtlinen yn termen fan graden fan frijheid. Lade-eleminten tastean lykwols ekstra parameters te brûken yn metamateriale TL's, en de faze-antwurd kin ta in beskate mjitte kontrolearre wurde. Om de bânbreedte te fergrutsjen, is it nedich om in ferlykbere helling te hawwen tichtby de bestjoeringsfrekwinsje fan 'e dispersjonskarakteristiken. Artificial metamaterial TL kin berikke dit doel. Op grûn fan dizze oanpak wurde in protte metoaden foar it ferbetterjen fan de bânbreedte fan antennes yn it papier foarsteld. Gelearden hawwe ûntwurpen en fabrisearre twa breedbân antennes laden mei split ring resonators (sjoch figuer 7). De resultaten werjûn yn figuer 7 litte sjen dat nei it laden fan de split ring resonator mei de konvinsjonele monopoal antenne, in lege resonânsjefel frekwinsje modus is optein. De grutte fan 'e splitringresonator is optimalisearre om in resonânsje te berikken tichtby dy fan' e monopoalantenne. De resultaten litte sjen dat as de twa resonânsjes gearfalle, de bânbreedte en stralingskarakteristiken fan 'e antenne wurde ferhege. De lingte en breedte fan 'e monopoalantenne binne respektivelik 0.25λ0 × 0.11λ0 en 0.25λ0 × 0.21λ0 (4GHz), en de lingte en breedte fan' e monopoalantenne laden mei in splitringresonator binne 0.29λ0×0.21λz (21λ0×0.21GHz) ), respektivelik. Foar de konvinsjonele F-foarmige antenne en T-foarmige antenne sûnder splitringresonator, binne de heechste winst en stralingseffektiviteit mjitten yn 'e 5GHz-band respektivelik 3.6dBi - 78.5% en 3.9dBi - 80.2%. Foar de antenne laden mei in splitringresonator binne dizze parameters respektivelik 4dBi - 81,2% en 4,4dBi - 83% yn 'e 6GHz-band. Troch it ymplementearjen fan in splitringresonator as in oerienkommende lading op 'e monopoalantenne, kinne de 2.9GHz ~ 6.41GHz en 2.6GHz ~ 6.6GHz bands wurde stipe, oerienkommende mei fraksjonele bânbreedtes fan respektivelik 75.4% en ~87%. Dizze resultaten litte sjen dat de mjitbânbreedte wurdt ferbettere troch likernôch 2,4 kear en 2,11 kear yn ferliking mei tradisjonele monopoal antennes fan likernôch fêste grutte.
figuer 7. Twa breedbân antennes laden mei split-ring resonators.
Lykas werjûn yn figuer 8, wurde de eksperimintele resultaten fan 'e kompakte printe monopoalantenne werjûn. Wannear S11≤- 10 dB, de bestjoeringssysteem bânbreedte is 185% (0,115-2,90 GHz), en op 1,45 GHz, de pyk winst en stralingseffektivitet 2,35 dBi en 78,8%, respektivelik. De yndieling fan 'e antenne is te fergelykjen mei in efter-nei-werom trijehoekige blêdstruktuer, dy't wurdt fiede troch in kromlineêre krêftdeler. De truncated GND befettet in sintrale stub pleatst ûnder de feeder, en fjouwer iepen resonânsjefel ringen wurde ferdield om it, dy't ferbrede de bânbreedte fan de antenne. De antenne straalt hast omnidireksjoneel út, en beslacht de measte VHF- en S-banden, en alle UHF- en L-banden. De fysike grutte fan 'e antenne is 48,32 × 43,72 × 0,8 mm3, en de elektryske grutte is 0,235λ0 × 0,211λ0 × 0,003λ0. It hat de foardielen fan lytse grutte en lege kosten, en hat potinsjele tapassingsperspektyf yn breedbân draadloze kommunikaasjesystemen.
figuer 8: Monopole antenne laden mei split ring resonator.
figuer 9 toant in planar antenne struktuer besteande út twa pearen fan ûnderling ferbûn meander wire loops grûn oan in truncated T-foarmige grûn fleanmasine troch twa fias. De antennegrutte is 38,5 × 36,6 mm2 (0,070λ0 × 0,067λ0), wêrby't λ0 de frije romtegolflingte fan 0,55 GHz is. De antenne straalt omnidireksjoneel yn it E-fleantúch yn 'e bestjoeringsfrekwinsjeband fan 0.55 ~ 3.85 GHz, mei in maksimale winst fan 5.5dBi by 2.35GHz en in effisjinsje fan 90.1%. Dizze funksjes meitsje de foarstelde antenne geskikt foar ferskate tapassingen, ynklusyf UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi en Bluetooth.
figuer 9 Foarstelde planar antenne struktuer.
2. Leaky Wave Antenne (LWA)
De nije lekkende golfantenne is ien fan 'e wichtichste tapassingen foar it realisearjen fan keunstmjittich metamateriaal TL. Foar lekkende golfantennes is it effekt fan de fazekonstante β op de strielingshoek (θm) en de maksimale beambreedte (Δθ) as folget:
L is de antennelingte, k0 is it golfnûmer yn frije romte, en λ0 is de golflingte yn frije romte. Tink derom dat strieling allinich foarkomt as |β|
3. Zero-order resonator antenne
In unike eigenskip fan CRLH-metamateriaal is dat β 0 kin wêze as de frekwinsje net gelyk is oan nul. Op grûn fan dit pân kin in nije nul-oarder resonator (ZOR) wurde oanmakke. As β nul is, bart gjin fazeferskowing yn 'e hiele resonator. Dit komt omdat de faze ferskowing konstante φ = - βd = 0. Dêrneist, de resonânsje hinget allinnich op de reaktive lading en is ûnôfhinklik fan de lingte fan de struktuer. Figuer 10 lit sjen dat de foarstelde antenne wurdt fabrisearre troch it tapassen fan twa en trije ienheden mei E-foarm, en de totale grutte is 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 en 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0, respektivelik, wêrby't de wavelengte 0, resp. frije romte op wurkfrekwinsjes fan respektivelik 500 MHz en 650 MHz. De antenne wurket op frekwinsjes fan 0,5-1,35 GHz (0,85 GHz) en 0,65-1,85 GHz (1,2 GHz), mei relative bânbreedtes fan 91,9% en 96,0%. Neist de skaaimerken fan lytse grutte en brede bânbreedte binne de winst en effisjinsje fan 'e earste en twadde antennes respektivelik 5.3dBi en 85% (1GHz) en 5.7dBi en 90% (1.4GHz).
figuer 10 Foarstelde double-E en triple-E antenne struktueren.
4. Slot Antenne
In ienfâldige metoade is foarsteld om it diafragma fan 'e CRLH-MTM-antenne te fergrutsjen, mar de antennegrutte is hast net feroare. Lykas werjûn yn figuer 11, omfiemet de antenne CRLH ienheden steapele fertikaal op elkoar, dy't befetsje patches en meander rigels, en der is in S-foarmige slot op de patch. De antenne wurdt fieden troch in CPW oerienkommende stub, en syn grutte is 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm, oerienkommende mei 0,204λ0 × 0,375λ0 × 0,018λ0, dêr't λ0 (3,5GHz) stiet foar de golflingte fan frije romte. De resultaten litte sjen dat de antenne wurket yn 'e frekwinsjebân fan 0.85-7.90GHz, en de wurkbânbreedte is 161.14%. De heechste stralingswinst en effisjinsje fan 'e antenne ferskine op 3.5GHz, dy't respektivelik 5.12dBi en ~80% binne.
figuer 11 De foarnommen CRLH MTM slot antenne.
Om mear te learen oer antennes, besykje asjebleaft:
Post tiid: Aug-30-2024
