2. Notkun MTM-TL í loftnetskerfum
Þessi hluti mun einbeita sér að gervi metamaterial TLs og sumum af algengustu og viðeigandi forritum þeirra til að gera sér grein fyrir ýmsum loftnetsbyggingum með litlum tilkostnaði, auðveldri framleiðslu, smæðingu, breiðri bandbreidd, mikilli ávinningi og skilvirkni, breitt svið skönnunargetu og lágu sniði. Um þau er fjallað hér að neðan.
1. Breiðbands- og fjöltíðniloftnet
Í dæmigerðum TL með lengdina l, þegar horntíðnin ω0 er gefin upp, er hægt að reikna út rafmagnslengd (eða fasa) flutningslínunnar sem hér segir:
Þar sem vp táknar fasa hraða flutningslínunnar. Eins og sést af ofangreindu samsvarar bandbreiddin náið hóptöfinni, sem er afleiða φ með tilliti til tíðni. Þess vegna, þegar lengd flutningslínunnar verður styttri, verður bandbreiddin einnig breiðari. Með öðrum orðum, það er öfugt samband á milli bandbreiddar og grundvallarfasa flutningslínunnar, sem er hönnunarsértæk. Þetta sýnir að í hefðbundnum dreifðum hringrásum er ekki auðvelt að stjórna rekstrarbandbreiddinni. Þetta má rekja til takmarkana hefðbundinna flutningslína hvað varðar frelsisgráður. Hins vegar leyfa hleðsluþættir að nota fleiri færibreytur í metamaterial TLs og hægt er að stjórna fasasvöruninni að vissu marki. Til þess að auka bandbreiddina er nauðsynlegt að hafa svipaðan halla nálægt rekstrartíðni dreifingareiginleika. Gervi metaefni TL getur náð þessu markmiði. Byggt á þessari nálgun eru margar aðferðir til að auka bandbreidd loftneta lagðar til í ritgerðinni. Fræðimenn hafa hannað og framleitt tvö breiðbandsloftnet hlaðin klofnum hringhljóðum (sjá mynd 7). Niðurstöðurnar sem sýndar eru á mynd 7 sýna að eftir hleðslu á klofinn hringsónaranum með hefðbundnu einpóla loftnetinu er lághljóðtíðni virkjuð. Stærð klofningshringsins er fínstillt til að ná ómun nálægt því sem einpóla loftnetið er. Niðurstöðurnar sýna að þegar ómunin tvö falla saman eykst bandbreidd og geislunareiginleikar loftnetsins. Lengd og breidd einpóla loftnetsins eru 0,25λ0×0,11λ0 og 0,25λ0×0,21λ0 (4GHz), í sömu röð, og lengd og breidd einpóla loftnetsins sem er hlaðið með klofnum hringaómara eru 0,29λ0×0,21λz (21λ0×0,21GHz) ), í sömu röð. Fyrir hefðbundið F-laga loftnet og T-laga loftnet án klofna hringaómunar, er hæsta ávinningurinn og geislunarvirkni sem mæld er á 5GHz bandinu 3,6dBi - 78,5% og 3,9dBi - 80,2%, í sömu röð. Fyrir loftnetið sem er hlaðið með klofnum hringaómara eru þessar breytur 4dBi - 81,2% og 4,4dBi - 83%, í sömu röð, á 6GHz bandinu. Með því að útfæra klofna hringrás sem samsvarandi álag á einpóla loftnetið er hægt að styðja 2,9GHz ~ 6,41GHz og 2,6GHz ~ 6,6GHz böndin, sem samsvarar brotabandbreiddum 75,4% og ~87%, í sömu röð. Þessar niðurstöður sýna að mælingarbandbreiddin er um það bil 2,4 sinnum og 2,11 sinnum betri miðað við hefðbundin einpól loftnet af um það bil fastri stærð.
Mynd 7. Tvö breiðbandsloftnet hlaðin tvíhringjaómurum.
Eins og sýnt er á mynd 8, eru tilraunaniðurstöður þéttprentaða einpóla loftnetsins sýndar. Þegar S11≤- 10 dB er rekstrarbandbreiddin 185% (0,115-2,90 GHz) og við 1,45 GHz er hámarksaukning og geislunarvirkni 2,35 dBi og 78,8%, í sömu röð. Skipulag loftnetsins er svipað og þríhyrningslaga plötubygging bak við bak, sem er borin með króklínulaga aflskilum. Stytta GND inniheldur miðstubb sem er settur undir fóðrið og fjórir opnir ómunahringir dreifast um hann, sem víkkar bandbreidd loftnetsins. Loftnetið geislar nánast allsherjar og nær yfir flest VHF og S böndin og öll UHF og L böndin. Líkamleg stærð loftnetsins er 48,32×43,72×0,8 mm3 og rafmagnsstærðin er 0,235λ0×0,211λ0×0,003λ0. Það hefur kosti smæðar og lágs kostnaðar og hefur mögulega möguleika á notkun í þráðlausum breiðbandskerfum.
Mynd 8: Monopole loftnet hlaðið með klofnum hringaómara.
Mynd 9 sýnir slétta loftnetsbyggingu sem samanstendur af tveimur pörum af samtengdum hlykkjavírslykkjum sem eru jarðtengdar á stytta T-laga jarðplan í gegnum tvær gegnumrásir. Loftnetsstærðin er 38,5×36,6 mm2 (0,070λ0×0,067λ0), þar sem λ0 er bylgjulengd lausa rýmisins 0,55 GHz. Loftnetið geislar alhliða í E-planinu á rekstrartíðnisviðinu 0,55 ~ 3,85 GHz, með hámarksaukning upp á 5,5dBi við 2,35GHz og skilvirkni 90,1%. Þessir eiginleikar gera fyrirhugað loftnet hentugt fyrir ýmis forrit, þar á meðal UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi og Bluetooth.
Mynd 9 Fyrirhuguð planar loftnetsbygging.
2. Leaky Wave loftnet (LWA)
Nýja leka bylgjuloftnetið er eitt helsta forritið til að gera gervi metaefni TL. Fyrir lekabylgjuloftnet eru áhrif fasafastans β á geislunarhornið (θm) og hámarksgeislabreidd (Δθ) sem hér segir:
L er loftnetslengdin, k0 er bylgjutalan í lausu rými og λ0 er bylgjulengdin í lausu rými. Athugið að geislun á sér stað aðeins þegar |β|
3. Zero-order resonator loftnet
Einstakur eiginleiki CRLH-metaefnis er að β getur verið 0 þegar tíðnin er ekki jöfn núlli. Byggt á þessari eign er hægt að búa til nýjan núllraða resonator (ZOR). Þegar β er núll á sér stað engin fasabreyting í öllum endurómanum. Þetta er vegna þess að fasabreytingarfastinn φ = - βd = 0. Auk þess veltur ómunin aðeins á hvarfálaginu og er óháð lengd mannvirkisins. Mynd 10 sýnir að fyrirhugað loftnet er búið til með því að nota tvær og þrjár einingar með E-lögun og heildarstærðin er 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 og 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0, í sömu röð, þar sem λ0, í sömu röð. af lausu plássi við rekstur tíðni 500 MHz og 650 MHz, í sömu röð. Loftnetið starfar á tíðnunum 0,5-1,35 GHz (0,85 GHz) og 0,65-1,85 GHz (1,2 GHz), með hlutfallslega bandbreidd 91,9% og 96,0%. Til viðbótar við eiginleika lítillar stærðar og breiðrar bandbreiddar er ávinningur og skilvirkni fyrsta og annars loftnetsins 5,3dBi og 85% (1GHz) og 5,7dBi og 90% (1,4GHz), í sömu röð.
Mynd 10 Fyrirhuguð tvöfaldur-E og þrefaldur-E loftnetsbyggingar.
4. Raufa loftnet
Einföld aðferð hefur verið lögð til til að stækka ljósop CRLH-MTM loftnetsins, en loftnetsstærð þess er nánast óbreytt. Eins og sýnt er á mynd 11 inniheldur loftnetið CRLH einingar sem eru staflaðar lóðrétt á hvor aðra, sem innihalda plástra og hlykkjalínur, og það er S-laga rauf á plástrinum. Loftnetið er matað með CPW samsvörun stubbi og stærð þess er 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm, sem samsvarar 0,204λ0×0,375λ0×0,018λ0, þar sem λ0 (3,5GHz) táknar bylgjulengd lauss rýmis. Niðurstöðurnar sýna að loftnetið starfar á tíðnisviðinu 0,85-7,90GHz og bandbreidd þess er 161,14%. Mesti geislunaraukning og skilvirkni loftnetsins birtist við 3,5GHz, sem eru 5,12dBi og ~80%, í sömu röð.
mynd 11 Fyrirhuguð CRLH MTM rifa loftnet.
Til að læra meira um loftnet skaltu fara á:
Birtingartími: 30. ágúst 2024
