خەۋەرلەر - مېتاماتېرىياللارغا ئاساسلانغان يەتكۈزۈش لىنىيىسى ئانتېننالىرىنىڭ باھالىشى (2-قىسىم)

2. MTM-TL نىڭ ئانتېننا سىستېمىسىدا قوللىنىلىشى
بۇ بۆلۈمدە سۈنئىي مېتاماتېرىياللىق TL لار ۋە ئۇلارنىڭ ئەرزان باھالىق، ئاسان ئىشلەپچىقىرىش، كىچىكلىتىش، كەڭ بەلۋاغ كەڭلىكى، يۇقىرى پايدا ۋە ئۈنۈملۈك، كەڭ دائىرىلىك سىكانىرلاش ئىقتىدارى ۋە تۆۋەن پىروفىللىق ھەر خىل ئانتېننا قۇرۇلمىلىرىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇشتىكى ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان ۋە مۇناسىۋەتلىك قوللىنىشچان پروگراممىلىرى مۇھاكىمە قىلىنىدۇ. ئۇلار تۆۋەندە مۇھاكىمە قىلىنىدۇ.

1. كەڭ بەلباغلىق ۋە كۆپ چاستوتالىق ئانتېننالار
ئۇزۇنلۇقى l بولغان ئادەتتىكى TL دا، بۇلۇڭلۇق چاستوتا ω0 بېرىلگەندە، يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ ئېلېكتر ئۇزۇنلۇقى (ياكى فازىسى) تۆۋەندىكىدەك ھېسابلىنىدۇ:

بۇ يەردە vp يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ باسقۇچلۇق سۈرئىتىنى ئىپادىلەيدۇ. يۇقىرىقىلاردىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، بەلۋاغ كەڭلىكى گۇرۇپپا كېچىكىشىگە يېقىن كېلىدۇ، بۇ φ نىڭ چاستوتاغا نىسبەتەن ھاسىلىسى. شۇڭا، يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ ئۇزۇنلۇقى قىسقارغانسېرى، بەلۋاغ كەڭلىكىمۇ كېڭىيىدۇ. باشقىچە قىلىپ ئېيتقاندا، بەلۋاغ كەڭلىكى بىلەن يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ ئاساسىي باسقۇچى ئوتتۇرىسىدا تەتۈر مۇناسىۋەت بار، بۇ لايىھەگە خاس. بۇ ئەنئەنىۋى تارقاقلاشتۇرۇلغان توك يوللىرىدا، مەشغۇلات بەلۋاغ كەڭلىكىنى كونترول قىلىش ئاسان ئەمەسلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇنى ئەنئەنىۋى يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ ئەركىنلىك دەرىجىسى جەھەتتىكى چەكلىمىلىرى بىلەن باغلىغىلى بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، يۈكلەش ئېلېمېنتلىرى مېتاماتېرىيال TL لاردا قوشۇمچە پارامېتىرلارنى ئىشلىتىشكە يول قويىدۇ، ھەمدە باسقۇچلۇق ئىنكاسنى بەلگىلىك دەرىجىدە كونترول قىلغىلى بولىدۇ. بەلۋاغ كەڭلىكىنى ئاشۇرۇش ئۈچۈن، تارقىلىش خۇسۇسىيىتىنىڭ مەشغۇلات چاستوتىسىغا يېقىن ئوخشاش يانتۇلۇققا ئىگە بولۇش كېرەك. سۈنئىي مېتاماتېرىيال TL بۇ مەقسەتكە يېتەلەيدۇ. بۇ ئۇسۇلغا ئاساسەن، ماقالىدە ئانتېننالارنىڭ بەلۋاغ كەڭلىكىنى ئاشۇرۇشنىڭ نۇرغۇن ئۇسۇللىرى تەۋسىيە قىلىنىدۇ. ئالىملار بۆلۈنگەن ھالقا رېزوناتورلىرى قاچىلانغان ئىككى كەڭ بەلۋاغلىق ئانتېننانى لايىھىلەپ ياساپ چىقتى (7-رەسىمگە قاراڭ). 7-رەسىمدە كۆرسىتىلگەن نەتىجىلەردىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، بۆلۈنگەن ھالقىسىمان رېزوناتورنى ئادەتتىكى مونوپول ئانتېنناسى بىلەن يۈكلىگەندىن كېيىن، تۆۋەن رېزونانس چاستوتا ھالىتى قوزغىلىدۇ. بۆلۈنگەن ھالقىسىمان رېزوناتورنىڭ چوڭلۇقى مونوپول ئانتېنناسىنىڭكىگە يېقىن رېزونانسقا ئېرىشىش ئۈچۈن ئەلالاشتۇرۇلىدۇ. نەتىجىلەردىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، ئىككى رېزونانس بىر-بىرىگە ماس كەلگەندە، ئانتېننانىڭ بەلۋاغ كەڭلىكى ۋە رادىئاتسىيە خۇسۇسىيىتى ئاشىدۇ. مونوپول ئانتېنناسىنىڭ ئۇزۇنلۇقى ۋە كەڭلىكى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0.25λ0×0.11λ0 ۋە 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz)، بۆلۈنگەن ھالقىسىمان رېزوناتور يۈكلەنگەن مونوپول ئانتېنناسىنىڭ ئۇزۇنلۇقى ۋە كەڭلىكى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) بولىدۇ. بۆلۈنگەن ھالقىسىمان رېزوناتورى بولمىغان ئادەتتىكى F شەكىللىك ئانتېننا ۋە T شەكىللىك ئانتېننا ئۈچۈن، 5GHz بەلبېغىدا ئۆلچەنگەن ئەڭ يۇقىرى پايدا ۋە رادىئاتسىيە ئۈنۈمى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 3.6dBi - %78.5 ۋە 3.9dBi - %80.2 بولىدۇ. بۆلۈنگەن ھالقا رېزوناتور قاچىلانغان ئانتېننا ئۈچۈن، بۇ پارامېتىرلار 6GHz بەلبېغىدا ئايرىم-ئايرىم ھالدا 4dBi - %81.2 ۋە 4.4dBi - %83 بولىدۇ. بۆلۈنگەن ھالقا رېزوناتورنى مونوپول ئانتېنناسىغا ماس كېلىدىغان يۈك سۈپىتىدە قوللىنىش ئارقىلىق، 2.9GHz ~ 6.41GHz ۋە 2.6GHz ~ 6.6GHz بەلبېغى قوللاشقا بولىدۇ، بۇ ئايرىم-ئايرىم ھالدا %75.4 ۋە ~ %87 كەسىر بەلبېغىغا ماس كېلىدۇ. بۇ نەتىجىلەر ئۆلچەش بەلبېغىنىڭ تەخمىنەن بەلگىلەنگەن چوڭلۇقتىكى ئەنئەنىۋى مونوپول ئانتېننالىرىغا سېلىشتۇرغاندا تەخمىنەن 2.4 ھەسسە ۋە 2.11 ھەسسە ياخشىلانغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.

7-رەسىم. بۆلۈنگەن ھالقا رېزوناتورلار قاچىلانغان ئىككى كەڭ بەلباغلىق ئانتېننا.

8-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، ئىخچام بېسىلغان مونوپول ئانتېننانىڭ تەجرىبە نەتىجىلىرى كۆرسىتىلدى. S11≤-10 dB بولغاندا، خىزمەت ئۆتكۈزۈش كەڭلىكى %185 (0.115-2.90 GHz) بولىدۇ، 1.45 GHz دا، ئەڭ يۇقىرى ئېشىش ۋە رادىئاتسىيە ئۈنۈمى ئايرىم-ئايرىم ھالدا %2.35 dBi ۋە %78.8 بولىدۇ. ئانتېننانىڭ ئورۇنلاشتۇرۇلۇشى ئارقا-ئارقىدىن ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك تاختا قۇرۇلمىسىغا ئوخشايدۇ، ئۇ ئەگرى سىزىقلىق توك بۆلگۈچ ئارقىلىق تەمىنلىنىدۇ. قىسقارتىلغان GND دا تەمىنلىگۈچىنىڭ ئاستىغا قويۇلغان مەركىزىي بىر تۈۋرۈك بار، ئۇنىڭ ئەتراپىغا تۆت ئوچۇق رېزونانس ھالقىسى تارقالغان بولۇپ، بۇ ئانتېننانىڭ ئۆتكۈزۈش كەڭلىكىنى كېڭەيتىدۇ. ئانتېننا دېگۈدەك ھەممە يۆنىلىشتە نۇر تارقىتىدۇ، VHF ۋە S بەلباغلىرىنىڭ كۆپ قىسمىنى، ھەمدە بارلىق UHF ۋە L بەلباغلىرىنى قاپلايدۇ. ئانتېننانىڭ فىزىكىلىق چوڭلۇقى 48.32×43.72×0.8 mm3، ئېلېكتر چوڭلۇقى 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. ئۇنىڭ كىچىك ئۆلچىمى ۋە ئەرزان باھاسى قاتارلىق ئەۋزەللىكلىرى بار، شۇنداقلا كەڭ بەلباغلىق سىمسىز ئالاقە سىستېمىسىدا قوللىنىش ئېھتىماللىقى يۇقىرى.

8-رەسىم: بۆلۈنگەن ھالقا رېزوناتور قاچىلانغان مونوپول ئانتېنناسى.

9-رەسىمدە ئىككى جۈپ ئۆزئارا باغلىنىشلىق مېئاندېر سىم ھالقىسىدىن تەركىب تاپقان تۈزلەڭلىك ئانتېننا قۇرۇلمىسى كۆرسىتىلگەن بولۇپ، ئۇ ئىككى ئېغىز ئارقىلىق قىسقارتىلغان T شەكىللىك يەر تۈزلەڭلىكىگە يەرلەشتۈرۈلگەن. ئانتېننانىڭ چوڭلۇقى 38.5 × 36.6 mm2 (0.070λ0 × 0.067λ0) بولۇپ، بۇ يەردە λ0 0.55 GHz نىڭ بوش بوشلۇق دولقۇن ئۇزۇنلۇقى. ئانتېننا 0.55 ~ 3.85 GHz خىزمەت چاستوتا بەلبېغىدا E تۈزلەڭلىكىدە ھەممە يۆنىلىشتە نۇر تارقىتىدۇ، 2.35 GHz دا ئەڭ يۇقىرى پايدا نىسبىتى 5.5dBi، ئۈنۈملۈكلۈك نىسبىتى %90.1. بۇ ئالاھىدىلىكلەر تەكلىپ قىلىنغان ئانتېننانى UHF RFID، GSM 900، GPS، KPCS، DCS، IMT-2000، WiMAX، WiFi ۋە كۆك چىش قاتارلىق ھەر خىل قوللىنىشچان پروگراممىلارغا ماس كېلىدۇ.

9-رەسىم. تەكلىپ قىلىنغان تۈزلەڭلىك ئانتېننا قۇرۇلمىسى.

2. سۇ چىقىرىش دولقۇنى ئانتېنناسى (LWA)
يېڭى ئېقىش دولقۇن ئانتېنناسى سۈنئىي مېتاماتېرىيال TL نى ئەمەلگە ئاشۇرۇشتىكى ئاساسلىق قوللىنىشچان پروگراممىلارنىڭ بىرى. ئېقىش دولقۇن ئانتېننالىرى ئۈچۈن، فازا تۇراقلىقى β نىڭ رادىئاتسىيە بۇلۇڭى (θm) ۋە ئەڭ چوڭ نۇر كەڭلىكىگە (Δθ) بولغان تەسىرى تۆۋەندىكىدەك:

L ئانتېننا ئۇزۇنلۇقى، k0 بوش بوشلۇقتىكى دولقۇن سانى، λ0 بولسا بوش بوشلۇقتىكى دولقۇن ئۇزۇنلۇقى. رادىئاتسىيە پەقەت |β| بولغاندا يۈز بېرىدىغانلىقىغا دىققەت قىلىڭ.

3. نۆل تەرتىپلىك رېزوناتور ئانتېنناسى
CRLH مېتاماتېرىيالىنىڭ ئۆزگىچە خۇسۇسىيىتى شۇكى، چاستوتا نۆلگە تەڭ بولمىغاندا β 0 بولالايدۇ. بۇ خۇسۇسىيەتكە ئاساسەن، يېڭى نۆل تەرتىپلىك رېزوناتور (ZOR) ھاسىل قىلغىلى بولىدۇ. β نۆل بولغاندا، پۈتۈن رېزوناتوردا باسقۇچ يۆتكىلىشى يۈز بەرمەيدۇ. بۇنىڭ سەۋەبى، باسقۇچ يۆتكىلىش تۇراقلىقى φ = - βd = 0. بۇنىڭدىن باشقا، رېزونانس پەقەت رېئاكتىپ يۈككە باغلىق بولۇپ، قۇرۇلمىنىڭ ئۇزۇنلۇقىدىن مۇستەقىل. 10-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، تەكلىپ قىلىنغان ئانتېننا E شەكىللىك ئىككى ۋە ئۈچ بىرلىكنى ئىشلىتىش ئارقىلىق ياسالغان بولۇپ، ئومۇمىي چوڭلۇقى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ۋە 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0، بۇ يەردە λ0 ئايرىم-ئايرىم ھالدا 500 MHz ۋە 650 MHz خىزمەت چاستوتىسىدىكى بوش بوشلۇقنىڭ دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنى كۆرسىتىدۇ. بۇ ئانتېننا 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) ۋە 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) چاستوتىلىرىدا ئىشلەيدۇ، نىسبىي بەلۋاغ كەڭلىكى %91.9 ۋە %96.0. كىچىك چوڭلۇقتىكى ۋە كەڭ بەلۋاغ كەڭلىكىدىن باشقا، بىرىنچى ۋە ئىككىنچى ئانتېننالارنىڭ كۈچەيتىش ۋە ئۈنۈمدارلىقى ئايرىم-ئايرىم ھالدا %5.3dBi ۋە %85 (1GHz) ۋە %5.7dBi ۋە %90 (1.4GHz) بولىدۇ.

10-رەسىم. تەكلىپ قىلىنغان قوش E ۋە ئۈچ E ئانتېننا قۇرۇلمىلىرى.

4. ئورۇن ئانتېنناسى
CRLH-MTM ئانتېنناسىنىڭ دىئافراگمىسىنى چوڭايتىشنىڭ ئاددىي ئۇسۇلى ئوتتۇرىغا قويۇلغان، ئەمما ئۇنىڭ ئانتېنناسىنىڭ چوڭلۇقى ئاساسەن ئۆزگەرمىگەن. 11-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، ئانتېننا بىر-بىرىگە تىك قويۇلغان CRLH ئۈسكۈنىلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ، بۇ ئۈسكۈنىلەردە ياماقلار ۋە مېئاندېر سىزىقلىرى بار، ھەمدە ياماقتا S شەكىللىك ئورۇن بار. ئانتېننا CPW ماس كېلىدىغان تۈۋرۈك ئارقىلىق ئوزۇقلىنىدۇ، ئۇنىڭ چوڭلۇقى 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm بولۇپ، 0.204λ0 × 0.375λ0 × 0.018λ0 غا ماس كېلىدۇ، بۇ يەردە λ0 (3.5GHz) بوش بوشلۇقنىڭ دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنى كۆرسىتىدۇ. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، ئانتېننا 0.85-7.90GHz چاستوتا بەلبېغىدا ئىشلەيدۇ، ئۇنىڭ ئىشلەش بەلبېغى كەڭلىكى %161.14. ئانتېننانىڭ ئەڭ يۇقىرى رادىئاتسىيە ئېشىشى ۋە ئۈنۈمى 3.5GHz دا كۆرۈلىدۇ، بۇ ئايرىم-ئايرىم ھالدا %5.12dBi ۋە %80 گە تەڭ.