خەۋەرلەر - مېتابولىزىملىق يەتكۈزۈش لىنىيىسى ئانتېنناسى

I. تونۇشتۇرۇش
مېتا ماتېرىياللارنى سۈنئىي لايىھەلەنگەن قۇرۇلما دەپ تەسۋىرلەشكە بولىدۇ ، تەبىئىي مەۋجۇت بولمىغان ئېلېكتر ماگنىت خۇسۇسىيىتىنى ھاسىل قىلىدۇ. پاسسىپ ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە مەنپىي ئۆتكۈزۈشچانلىقى بار مېتال ماددىلار سول تەرەپتىكى مېتا ماتېرىياللار (LHMs) دەپ ئاتىلىدۇ. LHM لار ئىلىم-پەن ۋە قۇرۇلۇش ساھەسىدە كەڭ كۆلەمدە تەتقىق قىلىنغان. 2003-يىلى ، LHMs ئىلىم-پەن ژورنىلى تەرىپىدىن ھازىرقى دەۋردىكى ئون چوڭ ئىلمىي بۆسۈشنىڭ بىرى بولۇپ باھالاندى. LHMs نىڭ ئۆزگىچە خۇسۇسىيىتىدىن پايدىلىنىپ يېڭى قوللىنىشچان پروگراممىلار ، ئۇقۇملار ۋە ئۈسكۈنىلەر بارلىققا كەلدى. توك يەتكۈزۈش لىنىيىسى (TL) ئۇسۇلى ئۈنۈملۈك لايىھىلەش ئۇسۇلى بولۇپ ، LHM نىڭ پرىنسىپلىرىنىمۇ تەھلىل قىلالايدۇ. ئەنئەنىۋى TL غا سېلىشتۇرغاندا ، مېتابولىزىملىق TL نىڭ ئەڭ كۆرۈنەرلىك ئالاھىدىلىكى TL پارامېتىرلىرىنى كونترول قىلىش (تارقىلىشچان تۇراقلىق) ۋە خاراكتېر توسالغۇسى. مېتابولىزىملىق TL پارامېتىرلىرىنى كونترول قىلغىلى بولىدىغان ئانتېننا قۇرۇلمىسىنى تېخىمۇ ئىخچام ، تېخىمۇ يۇقىرى ئىقتىدار ۋە رومان ئىقتىدارلىرى بىلەن لايىھىلەيدۇ. 1-رەسىمدە (a) ، (b) ۋە (c) ساپ ئوڭ تەرەپتىكى توك يەتكۈزۈش لىنىيىسى (PRH) ، ساپ سول تەرەپ يەتكۈزۈش لىنىيىسى (PLH) ۋە بىرىكمە سولدىن ئوڭغا يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ زىيانسىز توك يولى مودېلى كۆرسىتىلدى. CRLH). 1-رەسىم (a) دە كۆرسىتىلگەندەك ، PRH TL تەڭ توك يولى مودېلى ئادەتتە يۈرۈشلۈك ئىندۇكسىيە ۋە شانت سىغىمچانلىقىنىڭ بىرىكىشى. 1-رەسىم (b) دە كۆرسىتىلگەندەك ، PLH TL توك يولى مودېلى شانت ئىندۇكسىيەسى ۋە يۈرۈشلۈك سىغىمچانلىقىنىڭ بىرىكىشى. ئەمەلىي قوللىنىشچان پروگراممىلاردا PLH توك يولىنى يولغا قويۇش مۇمكىن ئەمەس. بۇ ساقلانغىلى بولمايدىغان پارازىت قۇرت ئىندۇكسىيەسى ۋە شانت سىغىمچانلىقى تەسىرىدىن بولغان. شۇڭلاشقا ، ھازىر ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدىغان سول تەرەپتىكى توك يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ ئالاھىدىلىكى 1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك بىرىكمە سول ۋە ئوڭ قول قۇرۇلمىلاردۇر.

رەسىم 1 ئوخشىمىغان توك يەتكۈزۈش لىنىيىسى توك يولى مودېلى

يەتكۈزۈش لىنىيىسى (TL) نىڭ تارقىلىش تۇراقلىقى (γ): γ = α + jβ = Sqrt (ZY) دەپ ھېسابلىنىدۇ ، بۇ يەردە Y ۋە Z ئايرىم-ئايرىم ھالدا كىرىش ۋە توسالغۇغا ۋەكىللىك قىلىدۇ. CRLH-TL ، Z ۋە Y نى ئويلاشقاندا مۇنداق ئىپادىلەشكە بولىدۇ:

بىرلىككە كەلگەن CRLH TL نىڭ تۆۋەندىكى تارقىلىش مۇناسىۋىتى بولىدۇ:

فازا تۇراقلىق β نوقۇل ھەقىقىي سان ياكى ساپ تەسەۋۋۇردىكى سان بولالايدۇ. ئەگەر β چاستوتا دائىرىسى ئىچىدە پۈتۈنلەي ھەقىقىي بولسا ، γ = jβ شەرتى سەۋەبىدىن چاستوتا دائىرىسى ئىچىدە ئۆتۈشمە يول بار. يەنە بىر جەھەتتىن ، ئەگەر β چاستوتا دائىرىسىدىكى ساپ تەسەۋۋۇردىكى سان بولسا ، γ = α شەرتى سەۋەبىدىن چاستوتا دائىرىسىدە توختاپ قېلىش بار. بۇ توختاش يولى CRLH-TL غا خاس بولۇپ ، PRH-TL ياكى PLH-TL دا مەۋجۇت ئەمەس. 2 (a) ، (b) ۋە (c) رەسىملەردە ئايرىم-ئايرىم ھالدا PRH-TL ، PLH-TL ۋە CRLH-TL نىڭ تارقاق ئەگرى سىزىقى (يەنى ω - β مۇناسىۋىتى) كۆرسىتىلدى. تارقاق ئەگرى سىزىققا ئاساسەن ، يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ گۇرۇپپا تېزلىكى (vg = ∂ω / ∂β) ۋە فازا تېزلىكى (vp = ω / β) ھاسىل بولىدۇ ۋە مۆلچەرلىگىلى بولىدۇ. PRH-TL ئۈچۈن ، ئەگرى سىزىقتىن vg بىلەن vp پاراللېل بولىدۇ (يەنى vpvg> 0). PLH-TL ئۈچۈن ئەگرى سىزىق vg بىلەن vp نىڭ پاراللېل ئەمەسلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ (يەنى vpvg <0). CRLH-TL نىڭ تارقاق ئەگرى سىزىقى يەنە LH رايونىنىڭ (يەنى vpvg <0) ۋە RH رايونىنىڭ (يەنى vpvg> 0) مەۋجۇتلۇقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. 2-رەسىم (c) دىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، CRLH-TL ئۈچۈن ، γ ساپ ھەقىقىي سان بولسا ، توختاش بەلبېغى بار.

2-رەسىم ئوخشىمىغان يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ تارقاق ئەگرى سىزىقى

ئادەتتە ، CRLH-TL نىڭ يۈرۈشلۈك ۋە پاراللېل رېزونانىسلىرى ئوخشىمايدۇ ، بۇ تەڭپۇڭسىز ھالەت دەپ ئاتىلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، يۈرۈشلۈك ۋە پاراللېل رېزونانس چاستوتىسى ئوخشاش بولغاندا ، ئۇ تەڭپۇڭ ھالەت دەپ ئاتىلىدۇ ، نەتىجىدە ئاددىيلاشتۇرۇلغان تەڭ توك يولى مودېلى 3-رەسىمدە كۆرسىتىلدى.

3-رەسىم بىرىكمە سول تەرەپتىكى توك يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ توك يولى مودېلى ۋە تارقاق ئەگرى سىزىقى

چاستوتىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ، CRLH-TL نىڭ تارقىلىش ئالاھىدىلىكى تەدرىجىي ئاشىدۇ. چۈنكى فازا تېزلىكى (يەنى vp = ω / β) بارغانسىرى چاستوتىغا باغلىق بولۇپ قالىدۇ. تۆۋەن چاستوتا CRLH-TL LH نى ئاساس قىلىدۇ ، يۇقىرى چاستوتا بولسا CRLH-TL RH نى ئاساس قىلىدۇ. بۇ CRLH-TL نىڭ قوش ماھىيىتىنى تەسۋىرلەيدۇ. تەڭپۇڭلۇق CRLH-TL تارقاق دىئاگراممىسى 3-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. 3-رەسىم (b) دە كۆرسىتىلگەندەك ، LH دىن RH غا ئۆتۈش:

Ω0 بولسا ئۆتكۈنچى چاستوتا. شۇڭلاشقا ، تەڭپۇڭ ھالەتتە ، LH دىن RH غا ئوڭۇشلۇق ئۆتۈش يۈز بېرىدۇ ، چۈنكى γ نوقۇل تەسەۋۋۇردىكى سان. شۇڭلاشقا ، تەڭپۇڭ CRLH-TL تارقاقلاشتۇرۇشتا توختاپ قېلىش يوق. گەرچە ω0 نۆل بولسىمۇ (يېتەكچى دولقۇن ئۇزۇنلۇقى بىلەن چەكسىز ، يەنى λg = 2π / | β |) بولسىمۇ ، دولقۇن يەنىلا تارقىلىدۇ ، چۈنكى ω0 دىكى vg نۆل ئەمەس. ئوخشاشلا ، ω0 دە ، TL ئۇزۇنلۇقى d (يەنى φ = - βd = 0) نىڭ فازىلىق ئۆزگىرىشى نۆل. باسقۇچنىڭ ئىلگىرىلىشى (يەنى φ> 0) LH چاستوتا دائىرىسىدە (يەنى ω <ω0) يۈز بېرىدۇ ، فازا ئارقىدا قېلىش (يەنى φ <0) RH چاستوتا دائىرىسىدە (يەنى ω> ω0) كۆرۈلىدۇ. CRLH TL ئۈچۈن خاراكتېر توسالغۇسى تۆۋەندىكىدەك تەسۋىرلەنگەن:

بۇ يەردە ZL ۋە ZR ئايرىم-ئايرىم ھالدا PLH ۋە PRH توسالغۇلىرى. تەڭپۇڭسىز ئەھۋالغا نىسبەتەن ، خاراكتېر توسالغۇسى چاستوتىغا باغلىق. يۇقارقى تەڭلىمە شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى ، تەڭپۇڭ ھالەتتىكى ئەھۋال چاستوتىدىن مۇستەقىل ، شۇڭا ئۇ كەڭ بەلۋاغ كەڭلىكى بىلەن ماسلىشالايدۇ. يۇقىرىدا ھاسىل قىلىنغان TL تەڭلىمىسى CRLH ماتېرىيالىنى بەلگىلەيدىغان قۇرۇلما پارامېتىرلىرىغا ئوخشايدۇ. TL نىڭ تارقىلىش تۇراقلىقى γ = jβ = Sqrt (ZY). ماتېرىيالنىڭ تارقىلىشچانلىقىنى (β = ω x Sqrt (εμ)) نەزەردە تۇتقاندا ، تۆۋەندىكى تەڭلىمىگە ئېرىشكىلى بولىدۇ:

ئوخشاشلا ، TL نىڭ ئالاھىدىلىك توسالغۇسى ، يەنى Z0 = Sqrt (ZY) ، ماتېرىيالنىڭ ئالاھىدىلىك توسالغۇسىغا ئوخشايدۇ ، يەنى η = Sqrt (μ / ε) ، ئۇ مۇنداق ئىپادىلىنىدۇ:

تەڭپۇڭ ۋە تەڭپۇڭسىز CRLH-TL (يەنى n = cβ / ω) نىڭ سۇندۇرۇش كۆرسەتكۈچى 4-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. 4-رەسىمدە ، CRLH-TL نىڭ LH دائىرىسىدىكى سۇندۇرۇش كۆرسەتكۈچى مەنپىي ، RH دىكى سۇندۇرۇش كۆرسەتكۈچى مەنپىي. دائىرە مۇسبەت.

4-رەسىم تەڭپۇڭ ۋە تەڭپۇڭسىز CRLH TL نىڭ تىپىك سۇندۇرۇش كۆرسەتكۈچى.

LC تورى
5-رەسىم (a) دە كۆرسىتىلگەن بەلۋاغ LC ھۈجەيرىسىنى كاساتلاش ئارقىلىق ، ئۇزۇنلۇقى d نىڭ ئۈنۈملۈك بىرلىكى بولغان تىپىك CRLH-TL قەرەللىك ياكى قەرەللىك قۇرۇلمايدۇ. ئادەتتە ، CRLH-TL ھېسابلاش ۋە ياساشنىڭ قۇلايلىق بولۇشىغا كاپالەتلىك قىلىش ئۈچۈن ، توك يولى قەرەللىك بولۇشى كېرەك. 1-رەسىم (c) نىڭ مودېلىغا سېلىشتۇرغاندا ، 5-رەسىم (a) نىڭ توك يولى ھۈجەيرىسىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى يوق ، فىزىكىلىق ئۇزۇنلۇقى چەكسىز كىچىك (يەنى مېتىردىكى Δz). ئۇنىڭ ئېلېكتر ئۇزۇنلۇقى θ = Δφ (rad) نى ئويلاشقاندا ، LC ھۈجەيرىسىنىڭ باسقۇچىنى ئىپادىلىگىلى بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، قوللىنىشچان ئىندۇكسىيە ۋە ئىقتىدارنى ھەقىقىي ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن ، فىزىكىلىق ئۇزۇنلۇق p ئورنىتىش كېرەك. قوللىنىشچان تېخنىكىنىڭ تاللىنىشى (مەسىلەن مىكرو تىپلىق ، كوپلانار دولقۇن يېتەكچىسى ، يەر يۈزىگە ئورنىتىش زاپچاسلىرى قاتارلىقلار) LC ھۈجەيرىسىنىڭ فىزىكىلىق چوڭ-كىچىكلىكىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. 5-رەسىم (a) نىڭ LC ھۈجەيرىسى 1-رەسىم (c) نىڭ كۆپىيىش ئەندىزىسىگە ئوخشايدۇ ، ئۇنىڭ چېكى p = Δz → 0. 5-رەسىم (b) دىكى بىردەكلىك ھالىتى p → 0 گە ئاساسەن ، TL نى قۇرغىلى بولىدۇ (LC ھۈجەيرىسىنى كاساتلاش ئارقىلىق) ، ئۇزۇنلۇقى d بولغان كۆڭۈلدىكىدەك بىرلىككە كەلگەن CRLH-TL غا باراۋەر ، شۇڭا TL ئېلېكتر ماگنىت دولقۇنى بىلەن بىردەك كۆرۈنىدۇ.

LC تورىنى ئاساس قىلغان 5 CRLH TL رەسىم.

LC ھۈجەيرىسىگە نىسبەتەن Bloch-Floquet نەزەرىيىسىگە ئوخشاش قەرەللىك چېگرا شارائىتى (PBC) نى ئويلاشقاندا ، LC ھۈجەيرىسىنىڭ تارقىلىش مۇناسىۋىتى ئىسپاتلانغان ۋە تۆۋەندىكىدەك ئىپادىلەنگەن:

LC ھۈجەيرىسىنىڭ يۈرۈشلۈك توسالغۇسى (Z) ۋە شانتنىڭ قوبۇل قىلىنىشى (Y) تۆۋەندىكى تەڭلىمىلەر تەرىپىدىن بەلگىلىنىدۇ:

بىرلىك LC توك يولىنىڭ ئېلېكتر ئۇزۇنلۇقى ئىنتايىن كىچىك بولغاچقا ، تايلورنىڭ تەخمىنىيسىنى ئىشلىتىشكە بولىدۇ:

2. فىزىكىلىق ئەمەلىيلەشتۈرۈش
ئالدىنقى بۆلەكتە ، CRLH-TL ھاسىل قىلىدىغان LC تورى مۇزاكىرە قىلىندى. بۇ خىل LC تورىنى ئېھتىياجلىق ئىقتىدار (CR ۋە CL) ۋە ئىندۇكسىيە (LR ۋە LL) ھاسىل قىلالايدىغان فىزىكىلىق زاپچاسلارنى ئىشلىتىش ئارقىلىقلا ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدۇ. يېقىنقى يىللاردىن بۇيان ، يەر يۈزىگە ئورنىتىش تېخنىكىسى (SMT) ئۆزەك زاپچاسلىرى ياكى تارقىتىلغان زاپچاسلارنىڭ قوللىنىلىشى كىشىلەرنىڭ قىزىقىشىنى قوزغىدى. تەقسىملەنگەن زاپچاسلارنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن Microstrip ، سىزىقچە ، كوپلانار دولقۇن يېتەكچىسى ياكى شۇنىڭغا ئوخشاش تېخنىكىلارنى ئىشلىتىشكە بولىدۇ. SMT ئۆزىكى ياكى تەقسىملەنگەن زاپچاسلارنى تاللىغاندا ئويلىنىشقا تېگىشلىك نۇرغۇن ئامىللار بار. SMT نى ئاساس قىلغان CRLH قۇرۇلمىسى ئانالىز ۋە لايىھىلەش جەھەتتە تېخىمۇ كۆپ ئۇچرايدۇ ۋە يولغا قويۇش ئاسان. بۇنىڭ سەۋەبى SMT ئۆزەك زاپچاسلىرىنىڭ بارلىقى ، تەقسىملەنگەن زاپچاسلارغا سېلىشتۇرغاندا ئۆزگەرتىش ۋە ياساشنى تەلەپ قىلمايدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، SMT زاپچاسلىرىنىڭ مەۋجۇتلۇقى تارقاق بولۇپ ، ئۇلار ئادەتتە پەقەت تۆۋەن چاستوتىلىق (يەنى 3-6GHz) لاردا ئىشلەيدۇ. شۇڭلاشقا ، SMT نى ئاساس قىلغان CRLH قۇرۇلمىسىنىڭ مەشغۇلات چاستوتىسى دائىرىسى ۋە ئالاھىدە باسقۇچ ئالاھىدىلىكى بار. مەسىلەن ، نۇرلاندۇرۇش پروگراممىلىرىدا ، SMT ئۆزەك زاپچاسلىرى مۇمكىن بولماسلىقى مۇمكىن. 6-رەسىمدە CRLH-TL ئاساسىدا تارقىتىلغان قۇرۇلما كۆرسىتىلدى. بۇ قۇرۇلما ئۆز ئارا سىغىمچانلىقى ۋە قىسقا توك يولى لىنىيىسى ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ ، ئايرىم-ئايرىم ھالدا LH نىڭ يۈرۈشلۈك سىغىمى CL ۋە پاراللېل ئىندۇكسىيە LL ھاسىل قىلىدۇ. سىزىق بىلەن GND ئارىسىدىكى سىغىمچانلىقى RH سىغىمچانلىقى CR دەپ قارىلىدۇ ، ئۆز-ئارا قۇرۇلمىدا نۆۋەتتىكى ئېقىندىن ھاسىل بولغان ماگنىت ئېقىمى كەلتۈرۈپ چىقارغان ئىندۇكسىيە RH ئىندۇكسىيە LR دەپ قارىلىدۇ.