Balita - Usa ka pagrepaso sa mga antena sa linya sa transmisyon base sa mga metamaterial (Bahin 2)

2. Paggamit sa MTM-TL sa mga Sistema sa Antenna
Kini nga seksyon mag-focus sa artipisyal nga metamaterial TLs ug pipila sa ilang labing komon ug may kalabutan nga mga aplikasyon alang sa paghimo sa lainlaing mga istruktura sa antenna nga adunay mubu nga gasto, dali nga paggama, miniaturization, lapad nga bandwidth, taas nga gain ug efficiency, lapad nga range scanning capability ug low profile. Kini gihisgutan sa ubos.

1. Mga antena sa broadband ug multi-frequency
Sa usa ka tipikal nga TL nga adunay gitas-on nga l, kung ang angular frequency ω0 gihatag, ang electrical length (o phase) sa transmission line mahimong makalkulo sama sa mosunod:

Diin ang vp nagrepresentar sa phase velocity sa transmission line. Sama sa makita sa ibabaw, ang bandwidth hapit katumbas sa group delay, nga mao ang derivative sa φ kalabot sa frequency. Busa, samtang ang gitas-on sa transmission line momubo, ang bandwidth molapad usab. Sa ato pa, adunay inverse nga relasyon tali sa bandwidth ug sa fundamental phase sa transmission line, nga espesipiko sa disenyo. Kini nagpakita nga sa tradisyonal nga distributed circuits, ang operating bandwidth dili sayon kontrolon. Mahimo kini nga ikapasangil sa mga limitasyon sa tradisyonal nga transmission lines sa mga termino sa degrees of freedom. Bisan pa, ang mga loading elements nagtugot sa dugang nga mga parameter nga magamit sa metamaterial TLs, ug ang phase response mahimong makontrol sa usa ka piho nga sukod. Aron madugangan ang bandwidth, kinahanglan nga adunay parehas nga slope duol sa operating frequency sa dispersion characteristics. Ang artipisyal nga metamaterial TL makab-ot kini nga tumong. Base niini nga pamaagi, daghang mga pamaagi alang sa pagpaayo sa bandwidth sa mga antenna ang gisugyot sa papel. Ang mga iskolar nagdisenyo ug naghimo og duha ka broadband antenna nga puno sa split ring resonators (tan-awa ang Figure 7). Ang mga resulta nga gipakita sa Figure 7 nagpakita nga human sa pagkarga sa split ring resonator gamit ang conventional monopole antenna, usa ka low resonant frequency mode ang gi-excite. Ang gidak-on sa split ring resonator gi-optimize aron makab-ot ang resonance nga duol sa monopole antenna. Ang mga resulta nagpakita nga kung ang duha ka resonance magkatugma, ang bandwidth ug radiation characteristics sa antenna motaas. Ang gitas-on ug gilapdon sa monopole antenna kay 0.25λ0×0.11λ0 ug 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), matag usa, ug ang gitas-on ug gilapdon sa monopole antenna nga gikargahan og split ring resonator kay 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz), matag usa. Para sa conventional F-shaped antenna ug T-shaped antenna nga walay split ring resonator, ang pinakataas nga gain ug radiation efficiency nga gisukod sa 5GHz band kay 3.6dBi - 78.5% ug 3.9dBi - 80.2%, matag usa. Para sa antenna nga gikargahan og split ring resonator, kini nga mga parameter kay 4dBi - 81.2% ug 4.4dBi - 83%, matag usa, sa 6GHz band. Pinaagi sa pag-implementar og split ring resonator isip matching load sa monopole antenna, ang 2.9GHz ~ 6.41GHz ug 2.6GHz ~ 6.6GHz bands masuportahan, nga katumbas sa fractional bandwidths nga 75.4% ug ~87%, matag usa. Kini nga mga resulta nagpakita nga ang measurement bandwidth miuswag og gibana-bana nga 2.4 ka pilo ug 2.11 ka pilo kon itandi sa tradisyonal nga monopole antennas nga halos pirmi ang gidak-on.

Hulagway 7. Duha ka broadband antenna nga gikargahan og split-ring resonators.

Sama sa gipakita sa Figure 8, ang mga resulta sa eksperimento sa compact printed monopole antenna gipakita. Kung ang S11≤- 10 dB, ang operating bandwidth kay 185% (0.115-2.90 GHz), ug sa 1.45 GHz, ang peak gain ug radiation efficiency kay 2.35 dBi ug 78.8%, matag usa. Ang layout sa antenna susama sa back-to-back triangular sheet structure, nga gipakaon sa curvilinear power divider. Ang truncated GND adunay central stub nga gibutang ilalom sa feeder, ug upat ka open resonant rings ang giapod-apod sa palibot niini, nga nagpalapad sa bandwidth sa antenna. Ang antenna halos omnidirectionally nga mo-radiate, nga naglangkob sa kadaghanan sa VHF ug S bands, ug sa tanang UHF ug L bands. Ang pisikal nga gidak-on sa antenna kay 48.32×43.72×0.8 mm3, ug ang electrical size kay 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. Kini adunay mga bentaha sa gamay nga gidak-on ug mubu nga gasto, ug adunay potensyal nga mga palaaboton sa aplikasyon sa broadband wireless communication systems.

Hulagway 8: Monopole antenna nga gikargahan og split ring resonator.

Ang Figure 9 nagpakita sa usa ka planar antenna structure nga gilangkoban sa duha ka pares sa interconnected meander wire loops nga gi-ground ngadto sa usa ka truncated T-shaped ground plane pinaagi sa duha ka vias. Ang gidak-on sa antenna kay 38.5×36.6 mm2 (0.070λ0×0.067λ0), diin ang λ0 mao ang free space wavelength nga 0.55 GHz. Ang antenna mo-radiate omnidirectionally sa E-plane sa operating frequency band nga 0.55 ~ 3.85 GHz, nga adunay maximum gain nga 5.5dBi sa 2.35GHz ug efficiency nga 90.1%. Kini nga mga feature naghimo sa gisugyot nga antenna nga angay alang sa lain-laing mga aplikasyon, lakip ang UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi ug Bluetooth.

Hulagway 9 Gisugyot nga planar nga istruktura sa antenna.

2. Antenna nga Nagtulo nga Balod (LWA)
Ang bag-ong leaky wave antenna usa sa mga nag-unang aplikasyon alang sa paghimo sa artipisyal nga metamaterial TL. Alang sa leaky wave antennas, ang epekto sa phase constant β sa radiation angle (θm) ug sa maximum beam width (Δθ) mao ang mosunod:

Ang L mao ang gitas-on sa antenna, ang k0 mao ang numero sa balud sa libreng wanang, ug ang λ0 mao ang wavelength sa libreng wanang. Timan-i nga ang radyasyon mahitabo lamang kung ang |β|

3. Antenna sa resonator nga walay order
Usa ka talagsaon nga kabtangan sa CRLH metamaterial mao nga ang β mahimong 0 kung ang frequency dili katumbas sa zero. Base niini nga kabtangan, usa ka bag-ong zero-order resonator (ZOR) ang mahimong mamugna. Kung ang β kay zero, walay phase shift nga mahitabo sa tibuok resonator. Kini tungod kay ang phase shift constant φ = - βd = 0. Dugang pa, ang resonance nagdepende lamang sa reactive load ug independente sa gitas-on sa istruktura. Gipakita sa Figure 10 nga ang gisugyot nga antenna gihimo pinaagi sa pag-apply og duha ug tulo ka units nga adunay E-shape, ug ang kinatibuk-ang gidak-on kay 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ug 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, matag usa, diin ang λ0 nagrepresentar sa wavelength sa free space sa operating frequencies nga 500 MHz ug 650 MHz, matag usa. Ang antenna naglihok sa mga frequency nga 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) ug 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), nga adunay relatibong bandwidth nga 91.9% ug 96.0%. Gawas pa sa mga kinaiya sa gamay nga gidak-on ug lapad nga bandwidth, ang gain ug efficiency sa una ug ikaduha nga antenna kay 5.3dBi ug 85% (1GHz) ug 5.7dBi ug 90% (1.4GHz), matag usa.

Hulagway 10 Gisugyot nga mga istruktura sa double-E ug triple-E nga antenna.

4. Antena sa Luwang
Usa ka yano nga pamaagi ang gisugyot aron mapadako ang aperture sa CRLH-MTM antenna, apan ang gidak-on sa antenna niini halos wala mausab. Sama sa gipakita sa Figure 11, ang antenna naglakip sa mga CRLH unit nga gipatong-patong nga patindog sa usag usa, nga adunay mga patch ug meander lines, ug adunay usa ka S-shaped slot sa patch. Ang antenna gipakaon sa usa ka CPW matching stub, ug ang gidak-on niini kay 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, nga katumbas sa 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0, diin ang λ0 (3.5GHz) nagrepresentar sa wavelength sa free space. Ang mga resulta nagpakita nga ang antenna naglihok sa frequency band nga 0.85-7.90GHz, ug ang operating bandwidth niini kay 161.14%. Ang pinakataas nga radiation gain ug efficiency sa antenna makita sa 3.5GHz, nga 5.12dBi ug ~80%, matag usa.