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

2. Cleachdadh MTM-TL ann an Siostaman Antenna
Bidh an earrann seo a’ cur fòcas air TLn meata-stuth fuadain agus cuid de na tagraidhean as cumanta agus as buntainniche aca airson diofar structaran antenna a thoirt gu buil le cosgais ìseal, saothrachadh furasta, miniaturization, leud-bann farsaing, buannachd is èifeachdas àrd, comas sganaidh raon farsaing agus pròifil ìosal. Tha iad air an deasbad gu h-ìosal.

1. Antennas leathan-bann agus 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-tar-chuir obrachadh a-mach mar a leanas:

Far a bheil vp a’ riochdachadh astar ìre na loidhne-sgaoilidh. Mar a chithear bhon rud gu h-àrd, tha an leud-bann a’ freagairt gu dlùth ris an dàil buidhne, is e sin an t-atharrachadh de φ a thaobh tricead. Mar sin, mar a bhios fad na loidhne-sgaoilidh a’ fàs nas giorra, bidh an leud-bann cuideachd a’ fàs nas leatha. Ann am faclan eile, tha dàimh neo-dhìreach eadar an leud-bann agus ìre bhunasach na loidhne-sgaoilidh, a tha sònraichte don dealbhadh. Tha seo a’ sealltainn nach eil e furasta smachd a chumail air an leud-bann obrachaidh ann an cuairtean traidiseanta sgaoilte. Faodar seo a chur às leth cuingealachaidhean loidhnichean-sgaoilidh traidiseanta a thaobh ìrean saorsa. Ach, leigidh eileamaidean luchdaidh le paramadairean a bharrachd a bhith air an cleachdadh ann an TLn meata-stuth, agus faodar smachd a chumail air freagairt na h-ìre gu ìre àraidh. Gus an leud-bann a mheudachadh, tha e riatanach leathad coltach ris a bhith faisg air tricead obrachaidh nan feartan sgapaidh. Faodaidh TL meata-stuth fuadain an amas seo a choileanadh. Stèidhichte air an dòigh-obrach seo, thathas a’ moladh mòran dhòighean airson leud-bann antennas a leasachadh anns a’ phàipear. Tha sgoilearan air dà antennas leathan-bann a dhealbhadh agus a dhèanamh air an luchdachadh le ath-shondairean fàinne roinnte (faic Figear 7). Tha na toraidhean a chithear ann am Figear 7 a’ sealltainn, an dèidh an ath-shondair fàinne roinnte a luchdachadh leis an antenna monopole àbhaisteach, gu bheil modh tricead ath-shondach ìosal air a bhrosnachadh. Tha meud an ath-shondair fàinne roinnte air a bharrrachadh gus ath-shondas a choileanadh faisg air ath-shondas an antenna monopole. Tha na toraidhean a’ sealltainn, nuair a bhios an dà ath-shondas a’ tighinn còmhla, gu bheil feartan leud-bann agus rèididheachd an antenna air an àrdachadh. Tha fad agus leud an antenna monopole 0.25λ0 × 0.11λ0 agus 0.25λ0 × 0.21λ0 (4GHz), fa leth, agus tha fad agus leud antenna monopole air a luchdachadh le ath-shondair fàinne roinnte 0.29λ0 × 0.21λ0 (2.9GHz), fa leth. Airson an antenna cumadh-F àbhaisteach agus antenna cumadh-T às aonais ath-shondair fàinne roinnte, is e an èifeachdas buannachd agus rèididheachd as àirde a chaidh a thomhas anns a’ chòmhlan 5GHz 3.6dBi - 78.5% agus 3.9dBi - 80.2%, fa leth. Airson an antenna air a luchdachadh le ath-shuidheadair fàinne roinnte, is iad na paramadairean seo 4dBi - 81.2% agus 4.4dBi - 83%, fa leth, anns a’ chòmhlan 6GHz. Le bhith a’ cur ath-shuidheadair fàinne roinnte an sàs mar luchd co-ionnan air an antenna monopole, faodar taic a thoirt do na còmhlain 2.9GHz ~ 6.41GHz agus 2.6GHz ~ 6.6GHz, a tha a’ freagairt ri leudan-bann briste de 75.4% agus ~87%, fa leth. Tha na toraidhean seo 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 de mheud stèidhichte.

Figear 7. Dà antenna leathann-bann làn ath-fhuaimnearan fàinne-roinnte.

Mar a chithear ann am Figear 8, chithear toraidhean deuchainneach an antenna monopole clò-bhuailte teann. Nuair a tha S11≤- 10 dB, tha an leud-bann obrachaidh 185% (0.115-2.90 GHz), agus aig 1.45 GHz, tha an ìre as àirde agus èifeachdas rèididheachd 2.35 dBi agus 78.8%, fa leth. Tha cruth an antenna coltach ri structar duilleag trì-cheàrnach cùl ri cùl, a tha air a bhiadhadh le roinneadair cumhachd lùbte. Tha cnap meadhanach anns an GND goirid a tha air a chuir fon bhiadhadair, agus tha ceithir fàinneachan ath-shondach fosgailte air an sgaoileadh timcheall air, a tha a’ leudachadh leud-bann an antenna. Bidh an antenna a’ rèididheachd cha mhòr uile-stiùiridh, a’ còmhdach a’ mhòr-chuid de na còmhlain VHF agus S, agus na còmhlain UHF agus L uile. Tha meud corporra an antenna 48.32 × 43.72 × 0.8 mm3, agus tha am meud dealain 0.235λ0 × 0.211λ0 × 0.003λ0. Tha na buannachdan aige a thaobh meud beag agus cosgais ìseal, agus tha cothroman tagraidh comasach ann an siostaman conaltraidh gun uèir leathann-bann.

Figear 8: Antenna monopole air a luchdachadh le ath-shondair fàinne roinnte.

Tha Figear 9 a’ sealltainn structar antenna planar anns a bheil dà phaidhir de lùban uèir meander eadar-cheangailte ceangailte ri plèana talmhainn T-chruthach goirid tro dhà via. Tha meud an antenna 38.5 × 36.6 mm2 (0.070λ0 × 0.067λ0), far a bheil λ0 na thonn-fhaid àite saor de 0.55 GHz. Bidh an antenna a’ rèididheachd uile-stiùiridh anns a’ phlèana-E anns a’ chòmhlan tricead obrachaidh de 0.55 ~ 3.85 GHz, le buannachd as motha de 5.5dBi aig 2.35GHz agus èifeachdas de 90.1%. Tha na feartan seo a’ dèanamh an antenna a thathar a’ moladh freagarrach airson diofar thagraidhean, nam measg UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi agus Bluetooth.

Figear 9 Structar antenna planar a thathar a’ moladh.

2. Antenna Tonn Leaky (LWA)
’S e an antenna tonn aoidionach ùr aon de na prìomh thagraidhean airson TL meata-stuth fuadain a thoirt gu buil. Airson antennas tonn aoidionach, tha buaidh an t-seasmhachd ìre β air ceàrn an rèididheachd (θm) agus an leud beam as motha (Δθ) mar a leanas:

’S e L fad an antenna, ’s e k0 àireamh na tonn ann an àite saor, agus ’s e λ0 tonn-fhaid ann an àite saor. Thoir an aire nach tachair rèididheachd ach nuair a tha |β|

3. Antenna ath-shuidheachaidh òrdugh neoni
Is e feart sònraichte de mheata-stuth CRLH gum faod β a bhith 0 nuair nach eil an tricead co-ionann ri neoni. Stèidhichte air a’ fheart seo, faodar ath-shondair òrdugh neoni (ZOR) ùr a chruthachadh. Nuair a tha β neoni, chan eil gluasad ìre sam bith a’ tachairt anns an ath-shondair gu lèir. Tha seo air sgàth gu bheil an cunbhalach gluasad ìre φ = - βd = 0. A bharrachd air an sin, chan eil an ath-shondas an urra ach air an luchd ath-ghnìomhach 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 an sàs 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 tonn-fhaid an àite shaor aig triceadan obrachaidh de 500 MHz agus 650 MHz, fa leth. Bidh an antenna ag obrachadh aig triceadan 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) agus 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), le leudan-bann coimeasach de 91.9% agus 96.0%. A bharrachd air feartan meud beag agus leud-bann farsaing, tha buannachd agus èifeachdas a’ chiad agus an dàrna antenna 5.3dBi agus 85% (1GHz) agus 5.7dBi agus 90% (1.4GHz), fa leth.

Figear 10 Structaran antenna dùbailte-E agus trì-E a thathar a’ moladh.

4. Antenna Slot
Chaidh dòigh shìmplidh a mholadh gus fosgladh antenna CRLH-MTM a mheudachadh, ach cha mhòr nach eil meud antenna air atharrachadh. Mar a chithear ann am Figear 11, tha aonadan CRLH air an càrnadh gu dìreach air a chèile san antenna, anns a bheil badan agus loidhnichean lùbach, agus tha sliotan cumadh-S air a’ phaiste. Tha an antenna air a bhiadhadh le stub maidseadh CPW, agus tha a mheud 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, a tha co-ionann ri 0.204λ0 × 0.375λ0 × 0.018λ0, far a bheil λ0 (3.5GHz) a’ riochdachadh tonn-fhaid an àite shaor. Tha na toraidhean a’ sealltainn gu bheil an antenna ag obair anns a’ chòmhlan tricead 0.85-7.90GHz, agus gu bheil a leud-bann obrachaidh 161.14%. Tha a’ bhuannachd rèididheachd agus èifeachdas as àirde den antenna a’ nochdadh aig 3.5GHz, a tha 5.12dBi agus ~80%, fa leth.