Naidheachdan - Lèirmheas air antennas loidhne sgaoilidh stèidhichte air meata-stuthan (Pàirt 2)

2. Iarrtas MTM-TL ann an Siostaman Antenna
Bidh an roinn seo a’ cuimseachadh air TLan meata-stuthan fuadain agus cuid de na tagraidhean as cumanta agus as iomchaidh airson diofar structaran antenna a thoirt gu buil le cosgais ìosal, saothrachadh furasta, miniaturization, leud-bann farsaing, buannachd àrd agus èifeachdas, comas sganaidh raon farsaing agus ìomhaigh ìosal. Tha iad air an deasbad gu h-ìosal.

1. Bann-leathann agus antennas ioma-tricead
Ann an TL àbhaisteach le fad l, nuair a thèid an tricead ceàrnach ω0 a thoirt seachad, faodar fad dealain (no ìre) na loidhne sgaoilidh a thomhas mar a leanas:

Far a bheil vp a’ riochdachadh astar ìre na loidhne sgaoilidh. Mar a chithear bho na tha gu h-àrd, tha an leud-bann a’ freagairt gu dlùth ri dàil na buidhne, a tha mar thoradh air φ a thaobh tricead. Mar sin, mar a bhios fad na loidhne tar-chuir a’ fàs nas giorra, bidh an leud-bann cuideachd a’ fàs nas fharsainge. Ann am faclan eile, tha dàimh neo-sheasmhach eadar an leud-bann agus ìre bhunaiteach na loidhne sgaoilidh, a tha sònraichte airson dealbhadh. Tha seo a’ sealltainn, ann an cuairtean sgaoilte traidiseanta, nach eil e furasta smachd a chumail air leud-bann obrachaidh. Faodar seo a thoirt air sgàth cuingealachaidhean loidhnichean sgaoilidh traidiseanta a thaobh ìrean saorsa. Ach, tha eileamaidean luchdachadh a’ ceadachadh paramadairean a bharrachd a chleachdadh ann an TLn metamaterial, agus faodar smachd a chumail air freagairt ìre gu ìre. Gus an leud-bann a mheudachadh, feumar leathad coltach ris a bhith faisg air tricead obrachaidh nam feartan sgaoilidh. Faodaidh metamaterial fuadain TL an amas seo a choileanadh. Stèidhichte air an dòigh-obrach seo, thathas a’ moladh mòran dhòighean anns a’ phàipear airson leud-bann antennas àrdachadh. Tha sgoilearan air dà antennas bann-leathann a dhealbhadh agus a dhèanamh air an luadhadh le resonators fàinne roinnte (faic Figear 7). Tha na toraidhean a chithear ann am Figear 7 a’ sealltainn, às deidh an resonator fàinne sgoltadh a luchdachadh leis an antenna monopole àbhaisteach, gu bheil modh tricead athshondach ìosal air bhioran. Tha meud an resonator fàinne sgoltadh air a mheudachadh gus ath-shuidheachadh faisg air an antenna monopole a choileanadh. Tha na co-dhùnaidhean a’ sealltainn, nuair a bhios an dà ath-shuidheachadh aig an aon àm, gu bheil leud-bann agus feartan rèididheachd an antenna air an àrdachadh. Is e fad agus leud an antenna monopole 0.25λ0 × 0.11λ0 agus 0.25λ0 × 0.21λ0 (4GHz), fa leth, agus is e fad agus leud an antenna monopole air a luchdachadh le resonator fàinne roinnte 0.29λ0 × 0.21λ0 (2.9GHz). ), fa leth. Airson an antenna àbhaisteach cumadh F agus antenna cumadh T às aonais resonator fàinne sgoltadh, is e am buannachd as àirde agus èifeachdas rèididheachd air a thomhas anns a ’chòmhlan 5GHz 3.6dBi - 78.5% agus 3.9dBi - 80.2%, fa leth. Airson an antenna air a luchdachadh le resonator fàinne sgoltadh, is e na paramadairean sin 4dBi - 81.2% agus 4.4dBi - 83%, fa leth, anns a ’chòmhlan 6GHz. Le bhith a’ cur an gnìomh resonator fàinne sgoltadh mar luchd maidsidh air an antenna monopole, faodar taic a thoirt do na bannan 2.9GHz ~ 6.41GHz agus 2.6GHz ~ 6.6GHz, a rèir leud-bann bloighteach de 75.4% agus ~ 87%, fa leth. Tha na toraidhean sin a’ sealltainn gu bheil an leud-bann tomhais air a leasachadh timcheall air 2.4 uair agus 2.11 uair an taca ri antennas monopole traidiseanta timcheall air meud stèidhichte.

Figear 7. Dà antennas bann-leathann air an luadhadh le resonators fàinne sgoltadh.

Mar a chithear ann am Figear 8, tha toraidhean deuchainneach an antenna monopole clò-bhuailte air an sealltainn. Nuair a bhios S11≤- 10 dB, is e an leud-bann obrachaidh 185% (0.115-2.90 GHz), agus aig 1.45 GHz, is e am buannachd as àirde agus èifeachdas rèididheachd 2.35 dBi agus 78.8%, fa leth. Tha cruth an antenna coltach ri structar duilleag triantanach cùl-ri-cùl, a tha air a bhiadhadh le roinneadh cumhachd lùbte. Anns an GND truncated tha stòbha sa mheadhan air a chuir fon inneal-biadhaidh, agus tha ceithir fàinneachan athshondach fosgailte air an cuairteachadh timcheall air, a leudaicheas leud-bann an antenna. Bidh an antenna ag radiates cha mhòr omnidirectionally, a ’còmhdach a’ mhòr-chuid de na bannan VHF agus S, agus na bannan UHF agus L gu lèir. Is e meud corporra an antenna 48.32 × 43.72 × 0.8 mm3, agus is e meud an dealain 0.235λ0 × 0.211λ0 × 0.003λ0. Tha na buannachdan aige bho mheud beag agus cosgais ìosal, agus tha cothroman tagraidh aige ann an siostaman conaltraidh bann-leathann gun uèir.

Figear 8: Antenna monopole air a luchdachadh le resonator fàinne roinnte.

Tha Figear 9 a’ sealltainn structar antenna planar anns a bheil dà phaidhir de lùban uèir lùbach eadar-cheangailte stèidhichte air plèana talmhainn le cumadh T tro dhà vias. Is e meud an antenna 38.5 × 36.6 mm2 (0.070λ0 × 0.067λ0), far a bheil λ0 mar an tonn-fànais an-asgaidh de 0.55 GHz. Bidh an antenna a ’radiates gu omnidirectionally anns an E-itealain anns a’ chòmhlan tricead obrachaidh de 0.55 ~ 3.85 GHz, le buannachd as àirde de 5.5dBi aig 2.35GHz agus èifeachdas de 90.1%. Tha na feartan sin a’ dèanamh an antenna a tha san amharc freagarrach airson diofar thagraidhean, nam measg UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi agus Bluetooth.

Fig. 9 Structar antenna planar a thathar a' moladh.

2. Antenna Tonn Leaky (LWA)
Is e an antenna tonn ùr aoidionach aon de na prìomh thagraidhean airson TL metamaterial fuadain a thoirt gu buil. Airson antennas tonn aoidionach, tha buaidh seasmhach ìre β air a’ cheàrn rèididheachd (θm) agus an leud beam as àirde (Δθ) mar a leanas:

Is e L fad an antenna, is e k0 àireamh nan tonn ann an àite an-asgaidh, agus is e λ0 an tonn-tonn ann an àite an-asgaidh. Thoir an aire nach tachair rèididheachd ach nuair a tha |β|

3. Antenna resonator neoni-òrdugh
Is e feart sònraichte de metamaterial CRLH gum faod β a bhith 0 nuair nach eil an tricead co-ionann ri neoni. Stèidhichte air an togalach seo, faodar resonator òrdugh neoni (ZOR) ùr a chruthachadh. Nuair a tha β neoni, chan eil gluasad ìre sam bith a’ tachairt anns an resonator gu lèir. Tha seo air sgàth gu bheil an gluasad ìre seasmhach φ = - βd = 0. A bharrachd air an sin, tha an ath-shuidheachadh an urra ris an luchd reactive a-mhàin agus tha e neo-eisimeileach bho fhad an structair. Tha Figear 10 a 'sealltainn gu bheil an antenna a thathar a' moladh air a dhèanamh le bhith a 'cur a-steach dà agus trì aonadan le cumadh E, agus is e am meud iomlan 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 agus 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, fa leth, far a bheil λ0 a' riochdachadh an tonn λ0. de rùm an-asgaidh aig tricead obrachaidh de 500 MHz agus 650 MHz, fa leth. Bidh an antenna ag obair aig triceadan 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) agus 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), le leud-bann coimeasach de 91.9% agus 96.0%. A bharrachd air feartan meud beag agus leud-bann farsaing, is e buannachd agus èifeachdas a’ chiad agus an dàrna antennas 5.3dBi agus 85% (1GHz) agus 5.7dBi agus 90% (1.4GHz), fa leth.

Fig. 10 Structaran antenna dùbailte-E agus triple-E a thathar a' moladh.

4. Slot Antenna
Chaidh dòigh shìmplidh a mholadh gus fosgladh an antenna CRLH-MTM a leudachadh, ach tha meud an antenna aige cha mhòr gun atharrachadh. Mar a chithear ann am Figear 11, tha an antenna a’ toirt a-steach aonadan CRLH air an càrnadh gu dìreach air a chèile, anns a bheil pìosan agus loidhnichean lùbach, agus tha slot ann an cumadh S air a’ phìos. Tha an antenna air a bhiadhadh le stub maidsidh CPW, agus tha a mheud 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, a rèir 0.204λ0 × 0.375λ0 × 0.018λ0, far a bheil λ0 (3.5GHz) a’ riochdachadh tonn-tonn an àite an-asgaidh. Tha na toraidhean a’ sealltainn gu bheil an antenna ag obair anns a’ chòmhlan tricead 0.85-7.90GHz, agus gur e an leud-bann obrachaidh 161.14%. Tha am buannachd rèididheachd as àirde agus èifeachdas an antenna a’ nochdadh aig 3.5GHz, a tha 5.12dBi agus ~ 80%, fa leth.