נייעס - א באריכט וועגן טראַנסמיסיע ליניע אַנטענעס באַזירט אויף מעטאַמאַטעריאַלן (טייל 2)

2. אַפּליקאַציע פון MTM-TL אין אַנטענע סיסטעמען
די סעקציע וועט זיך קאנצענטרירן אויף קינסטלעכע מעטאמאטעריעלע טי-עלס און עטלעכע פון זייערע מערסטע פארשפרייטע און וויכטיגסטע אנווענדונגען פארן רעאליזירן פארשידענע אנטענע סטרוקטורן מיט נידריגע קאסטן, גרינגע פאבריקאציע, מיניאטוריזאציע, ברייטע באנדווידט, הויכע פארשטארקונג און עפעקטיווקייט, ברייטע סקענירונג מעגלעכקייט און נידריגע פראפיל. זיי ווערן דיסקוטירט ווייטער.

1. בראָדבאַנד און מולטי-פרעקווענץ אַנטענעס
אין אַ טיפּישער TL מיט אַ לענג פון l, ווען די ווינקל-פרעקווענץ ω0 איז געגעבן, קען די עלעקטרישע לענג (אדער פאַזע) פון דער טראַנסמיסיע ליניע אויסגערעכנט ווערן ווי פאלגנד:

וואו vp רעפּרעזענטירט די פאַזע גיכקייט פון דער טראַנסמיסיע ליניע. ווי מען קען זען פון דעם אויבן, קאָרעספּאָנדירט די באַנדברייט נאָענט צו דער גרופּע פאַרהאַלטונג, וואָס איז די דעריוואַטיוו פון φ אין באַצוג צו דער אָפטקייט. דעריבער, ווי די טראַנסמיסיע ליניע לענג ווערט קירצער, ווערט די באַנדברייט אויך ברייטער. מיט אַנדערע ווערטער, עס איז אַן אומגעקערטע באַציִונג צווישן דער באַנדברייט און דער פונדאַמענטאַלער פאַזע פון דער טראַנסמיסיע ליניע, וואָס איז ספּעציפֿיש פֿאַרן פּלאַן. דאָס ווייזט אַז אין טראַדיציאָנעלע פאַרשפּרייטע קרייזן איז די אָפּערירן באַנדברייט נישט גרינג צו קאָנטראָלירן. דאָס קען מען צושרייבן צו די לימיטאַציעס פון טראַדיציאָנעלע טראַנסמיסיע ליניעס אין טערמינען פון גראַדן פון פרייהייט. אָבער, לאָודינג עלעמענטן לאָזן נוצן נאָך פּאַראַמעטערס אין מעטאַמאַטעריאַל TLs, און די פאַזע ענטפער קען מען קאָנטראָלירן ביז אַ געוויסן גראַד. כּדי צו פאַרגרעסערן די באַנדברייט, איז עס נייטיק צו האָבן אַ ענלעכע שיפּוע לעבן דער אָפּערירן אָפטקייט פון די דיספּערזשאַן קעראַקטעריסטיקס. קינסטלעכער מעטאַמאַטעריאַל TL קען דערגרייכן דעם ציל. באַזירט אויף דעם צוגאַנג, ווערן אין דער אַרבעט פֿאָרגעלייגט פילע מעטאָדן פֿאַר פֿאַרבעסערן די באַנדברייט פון אַנטענעס. געלערנטע האָבן דיזיינט און פאַבריצירט צוויי ברייטבאַנד אַנטענעס לאָודיד מיט שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָרן (זען בילד 7). די רעזולטאַטן געוויזן אין פיגור 7 ווייַזן אַז נאָך לאָודינג די שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָר מיט די קאַנווענשאַנאַל מאָנאָפּאָל אַנטענע, אַ נידעריק רעזאָנאַנט פרעקווענץ מאָדע איז עקסייטאַד. די גרייס פון די שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָר איז אָפּטימיזעד צו דערגרייכן אַ רעזאָנאַנס נאָענט צו יענע פון די מאָנאָפּאָל אַנטענע. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז ווען די צוויי רעזאָנאַנסעס צונויפפאַלן, די באַנדווידט און ראַדיאַציע קעראַקטעריסטיקס פון די אַנטענע זענען געוואקסן. די לענג און ברייט פון די מאָנאָפּאָל אַנטענע זענען 0.25λ0×0.11λ0 און 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), ריספּעקטיוולי, און די לענג און ברייט פון די מאָנאָפּאָל אַנטענע לאָודיד מיט אַ שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָר זענען 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz), ריספּעקטיוולי. פֿאַר די קאַנווענשאַנאַל F-שייפּט אַנטענע און T-שייפּט אַנטענע אָן אַ שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָר, די העכסטן געווינען און ראַדיאַציע עפעקטיווקייַט געמאסטן אין די 5GHz באַנד זענען 3.6dBi - 78.5% און 3.9dBi - 80.2%, ריספּעקטיוולי. פֿאַר דער אַנטענע באַלאָדן מיט אַ שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָר, זענען די פּאַראַמעטערס 4dBi - 81.2% און 4.4dBi - 83%, ריספּעקטיוולי, אין דער 6GHz באַנד. דורך ימפּלעמענטירן אַ שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָר ווי אַ מאַטשינג לאָוד אויף דער מאָנאָפּאָל אַנטענע, קענען די 2.9GHz ~ 6.41GHz און 2.6GHz ~ 6.6GHz באַנדס געשטיצט ווערן, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו פראַקשאַנאַל באַנדווידטס פון 75.4% און ~87%, ריספּעקטיוולי. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז די מעסטונג באַנדווידט איז פֿאַרבעסערט מיט בעערעך 2.4 מאָל און 2.11 מאָל קאַמפּערד צו טראַדיציאָנעלע מאָנאָפּאָל אַנטענעס פון בעערעך פאַרפעסטיקט גרייס.

פיגור 7. צוויי ברייטבאַנד אַנטענעס באַלאָדן מיט שפּאַלט-רינג רעזאָנאַטאָרן.

ווי געוויזן אין פיגור 8, ווערן געוויזן די עקספּערימענטאַלע רעזולטאַטן פון דער קאָמפּאַקטער געדרוקטע מאָנאָפּאָל אַנטענע. ווען S11≤- 10 dB, איז די אָפּערירנדיקע באַנדברייט 185% (0.115-2.90 GHz), און ביי 1.45 GHz, איז די שפּיץ געווינס און ראַדיאַציע עפעקטיווקייט 2.35 dBi און 78.8%, ריספּעקטיוולי. די אויסלייג פון דער אַנטענע איז ענלעך צו אַ צוריק-צו-צוריק דרייעקיקער בויגן סטרוקטור, וואָס ווערט געפיטערט דורך אַ קרומלינעאַרער מאַכט טיילער. די אָפּגעקירצטע GND כּולל אַ צענטראַלן שטופּ געשטעלט אונטערן פידער, און פיר אָפֿענע רעזאָנאַנט רינגען זענען פאַרשפּרייט אַרום אים, וואָס פֿאַרברייטערט די באַנדברייט פון דער אַנטענע. די אַנטענע ראַדיירט כּמעט אַמנידירעקשאַנאַל, באַדעקנדיק רובֿ פון די VHF און S באַנדס, און אַלע די UHF און L באַנדס. די פֿיזישע גרייס פון דער אַנטענע איז 48.32×43.72×0.8 mm3, און די עלעקטרישע גרייס איז 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. עס האט די מעלות פון קליינע גרייס און נידעריקע קאסטן, און האט פאטענציעלע אנווענדונג פּראַספּעקטן אין ברייטבאַנד וויירלעס קאָמוניקאַציע סיסטעמען.

פיגור 8: מאָנאָפּאָל אַנטענע באַלאָדן מיט שפּאַלטן רינג רעזאָנאַטאָר.

פיגור 9 ווייזט א פלאנער אנטענע סטרוקטור באשטייענדיק פון צוויי פּאָר פארבונדענע מיאַנדער דראָט שלייפן געערדעט צו א פארקירצטער טי-פאָרמיגער ערד פלאַך דורך צוויי וויאַס. די אנטענע גרייס איז 38.5×36.6 מ״מ² (0.070λ0×0.067λ0), וואו λ0 איז די פריי-פּלאַץ כוואַליע-לענג פון 0.55 גיגאַהערץ. די אנטענע שטראַלט אומנידירעקציאָנעל אין דער E-פלאַך אין דער אָפּערירנדיקער פרעקווענץ באַנד פון 0.55 ~ 3.85 גיגאַהערץ, מיט אַ מאַקסימום געווינס פון 5.5דבי ביי 2.35גיגאַהערץ און אַן עפעקטיווקייט פון 90.1%. די פֿעיִקייטן מאַכן די פארגעשלאגענע אנטענע פּאַסיק פֿאַר פֿאַרשידענע אַפּליקאַציעס, אַרייַנגערעכנט UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi און בלועטוט.

פיג. 9 פארגעשלאגענע פלאנער אנטענע סטרוקטור.

2. לעקיגע כוואַליע אַנטענע (LWA)
די נייע לעקי-וועוו אַנטענע איז איינע פון די הויפּט אַפּליקאַציעס פֿאַר רעאַליזירן קינסטלעכע מעטאַמאַטעריאַל TL. פֿאַר לעקי-וועוו אַנטענעס, איז דער ווירקונג פון דער פאַזע קאָנסטאַנט β אויף דעם ראַדיאַציע ווינקל (θm) און די מאַקסימום שטראַל ברייט (Δθ) ווי פאלגט:

L איז די אַנטענע לענג, k0 איז די כוואַליע נומער אין פרייען פּלאַץ, און λ0 איז די כוואַליע נומער אין פרייען פּלאַץ. באַמערקט אַז ראַדיאַציע פּאַסירט נאָר ווען |β|

3. נול-אָרדענונג רעזאָנאַטאָר אַנטענע
א יינציקע אייגנשאַפט פון CRLH מעטאַמאַטעריאַל איז אַז β קען זיין 0 ווען די פרעקווענץ איז נישט גלייך צו נול. באַזירט אויף דעם אייגנשאַפט, קען אַ נייער נול-אָרדענונג רעזאָנאַטאָר (ZOR) גענערירט ווערן. ווען β איז נול, פּאַסירט קיין פאַזע-פאַרשייבונג נישט אין דעם גאַנצן רעזאָנאַטאָר. דאָס איז ווייל די פאַזע-פאַרשייבונג קאָנסטאַנט φ = - βd = 0. דערצו, די רעזאָנאַנץ איז נאָר אָפּהענגיק פון דער רעאַקטיווער לאַסט און איז אומאָפּהענגיק פון דער לענג פון דער סטרוקטור. פיגור 10 ווייזט אַז די פארגעלייגטע אַנטענע איז פאַבריצירט דורך אַפּלייינג צוויי און דריי יוניץ מיט E-פאָרעם, און די גאַנצע גרייס איז 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 און 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, ריספּעקטיוולי, וואו λ0 רעפּרעזענטירט די כוואַליע-לענג פון פרייען פּלאַץ ביי אָפּערייטינג פרעקווענצן פון 500 MHz און 650 MHz, ריספּעקטיוולי. די אַנטענע אַרבעט ביי פרעקווענצן פון 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) און 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), מיט רעלאַטיווע באַנדברייטס פון 91.9% און 96.0%. אין דערצו צו די קעראַקטעריסטיקס פון קליינער גרייס און ברייטער באַנדברייט, איז די געווינס און עפעקטיווקייט פון די ערשטע און צווייטע אַנטענעס 5.3dBi און 85% (1GHz) און 5.7dBi און 90% (1.4GHz), ריספּעקטיוולי.

פיג. 10 פארגעשלאגענע דאבל-E און טריפל-E אנטענע סטרוקטורן.

4. שפּאַלט אַנטענע
א פשוטע מעטאָדע איז פארגעשטעלט געוואָרן צו פֿאַרגרעסערן די עפענונג פֿון דער CRLH-MTM אַנטענע, אָבער איר אַנטענע גרייס איז כּמעט נישט געביטן. ווי געוויזן אין פֿיגור 11, די אַנטענע כולל CRLH איינהייטן וואָס זענען אויסגעשטאַפּלט ווערטיקאַל איינע אויף די אַנדערע, וואָס אַנטהאַלטן פּאַטשעס און מיאַנדער ליניעס, און עס איז דאָ אַן S-פֿאָרמיקער שפּאַלט אויף דער פּאַטש. די אַנטענע ווערט געפֿיטערט דורך אַ CPW מאַטשינג סטאַב, און איר גרייס איז 17.5 מם × 32.15 מם × 1.6 מם, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0, וואו λ0 (3.5GHz) רעפּרעזענטירט די כוואַליע לענג פֿון פֿרײַעם פּלאַץ. די רעזולטאַטן ווײַזן אַז די אַנטענע אַרבעט אין דער פֿרעקווענץ באַנד פֿון 0.85-7.90GHz, און איר אָפּערייטינג באַנדווידט איז 161.14%. די העכסטע ראַדיאַציע געווינס און עפֿיקאַסי פֿון דער אַנטענע דערשיינען זיך בײַ 3.5GHz, וואָס זענען 5.12dBi און ~80%, ריספּעקטיוולי.