Akụkọ - Nlebanya nke Metamaterial Transmission Line Antennas

I. Okwu mmalite
Enwere ike kọwapụta metamaterials dị ka ihe arụrụ arụ arụrụ iji mepụta ụfọdụ ihe ọkụ eletrik na-adịghị adị. Metamaterials nwere ikike na-adịghị mma yana ikike na-adịghị mma ka a na-akpọ metamaterials aka ekpe (LHMs). A mụọla LHM nke ọma na mpaghara sayensị na injinia. N'afọ 2003, akwụkwọ akụkọ Sayensị kpọrọ aha LHM otu n'ime ọganihu sayensị iri kacha elu nke oge a. Emepụtala ngwa, echiche na ngwaọrụ ọhụrụ site na iji njirimara pụrụ iche nke LHM. Ụzọ nnyefe (TL) bụ usoro nhazi dị irè nke nwekwara ike nyochaa ụkpụrụ nke LHM. E jiri ya tụnyere TL ọdịnala, akụkụ kachasị mkpa nke metamaterial TL bụ njikwa TL (mgbasa mgbe niile) na mgbochi njirimara. Ikike nke paramita TL metamaterial na-enye echiche ọhụrụ maka imepụta ihe owuwu antenna nwere nha kọmpat karịa, arụmọrụ dị elu na ọrụ ọhụụ. Ọnụọgụ 1 (a), (b), na (c) na-egosi ụdị sekit na-enweghị efu nke eriri nnyefe aka nri dị ọcha (PRH), eriri nnyefe aka ekpe dị ọcha (PLH), yana eriri nnyefe aka ekpe-nri mejupụtara. CRLH), n'otu n'otu. Dị ka egosiri na eserese 1 (a), ụdị sekit PRH TL kwekọrọ na-abụkarị nchikota usoro inductance na shunt capacitance. Dị ka egosiri na eserese 1 (b), ụdị sekit PLH TL bụ ngwakọta nke shunt inductance na usoro capacitance. Na ngwa bara uru, ọ gaghị ekwe omume iji mejuputa sekit PLH. Nke a bụ n'ihi usoro inductance nke parasitic na-enweghị atụ na mmetụta ike nke shunt. Ya mere, njirimara nke eriri nnyefe aka ekpe nke nwere ike ime ugbu a bụ ihe niile mejupụtara aka ekpe na aka nri, dị ka egosiri na Figure 1 (c).

Ọgụgụ 1 Ụdị sekit eriri nnyefe dị iche iche

A na-agbakọ mgbasa ozi mgbe niile (γ) nke eriri nnyefe (TL) dị ka: γ=α+jβ=Sqrt(ZY), ebe Y na Z na-anọchi anya nnabata na mgbochi n'otu n'otu. N'ịtụle CRLH-TL, Z na Y nwere ike igosipụta dịka:

Otu CRLH TL otu ga-enwe mmekọrịta mgbasa ozi ndị a:

Usoro β na-adịgide adịgide nwere ike ịbụ ọnụọgụ dị adị n'ezie ma ọ bụ ọnụọgụ efu. Ọ bụrụ na β dị adị n'ezie n'ime oke ugboro, enwere passband n'ime oke ugboro n'ihi ọnọdụ γ=jβ. N'aka nke ọzọ, ọ bụrụ na β bụ nọmba e chepụtara echepụta n'ime ọnụọgụ ugboro, enwere ihe nkwụsị n'ime ọnụọgụ ugboro n'ihi ọnọdụ γ=α. Ihe nkwụnye nkwụsị a pụrụ iche na CRLH-TL na ọ dịghị na PRH-TL ma ọ bụ PLH-TL. Ọnụọgụ 2 (a), (b), na (c) na-egosi usoro mgbasa ozi (ya bụ, njikọ ω - β) nke PRH-TL, PLH-TL, na CRLH-TL, n'otu n'otu. Dabere na usoro mgbasa ozi, enwere ike wepụta ma mee atụmatụ ọsọ ọsọ nke otu (vg = ∂ω / ∂β) na ọsọ ọsọ (vp = ω / β) nke eriri nnyefe. Maka PRH-TL, enwere ike ịpụta ya site na mgbanaka na vg na vp bụ otu (ya bụ, vpvg>0). Maka PLH-TL, usoro ahụ na-egosi na vg na vp adịghị ejikọta (ya bụ, vpvg <0). Usoro mgbasa nke CRLH-TL na-egosikwa ịdị adị nke mpaghara LH (ya bụ, vpvg <0) na mpaghara RH (ya bụ, vpvg> 0). Dị ka a na-ahụ site na foto 2 (c), maka CRLH-TL, ọ bụrụ na γ bụ nọmba dị ọcha, enwere nkwụsị nkwụsị.

Ọgụgụ 2 Mgbasa nke ahịrị nnyefe dị iche iche

Ọtụtụ mgbe, usoro na myirịta resonances nke CRLH-TL dị iche, nke a na-akpọ ọnọdụ na-enweghị isi. Otú ọ dị, mgbe usoro na myirịta resonance frequencies bụ otu, a na-akpọ ya a guzozie eguzozie, na pụta mfe kwekọrọ ekwekọ ihe nlereanya na-egosi na Figure 3 (a).

Ọgụgụ 3 Ihe nlere sekit na mgbasa mgbasa nke ahịrị nnyefe aka ekpe mejupụtara

Ka ugboro ole na-abawanye, njirimara mgbasa ozi nke CRLH-TL ji nwayọọ nwayọọ na-abawanye. Nke a bụ n'ihi na ọsọ nke usoro (ie, vp=ω/β) na-adaberewanye na ugboro ole. N'oge dị ala, CRLH-TL bụ LH na-achị, ebe n'ogo dị elu, RH na-achị CRLH-TL. Nke a na-egosipụta ọdịdị abụọ nke CRLH-TL. Egosiri eserese mgbasa ozi CRLH-TL nha na eserese 3(b). Dịka egosiri na eserese 3 (b), ntụgharị site na LH ruo RH na-apụta na:

Ebe ω0 bụ ugboro mgbanwe. Ya mere, n'ọnọdụ ziri ezi, mgbanwe dị nro na-apụta site na LH gaa na RH n'ihi na γ bụ nọmba efu. Ya mere, ọ dịghị ihe nkwụsịtụ maka mgbasa ozi CRLH-TL kwesịrị ekwesị. Ọ bụ ezie na β bụ zero na ω0 (enweghị ngwụcha n'akụkụ ogologo ikuku eduzi, ya bụ, λg=2π/|β|), ifegharị ahụ ka na-agbasa n'ihi na vg na ω0 abụghị efu. N'otu aka ahụ, na ω0, ngbanwe nke usoro bụ efu maka TL nke ogologo d (ya bụ, φ= - βd=0). Oge aga n'ihu (ya bụ, φ>0) na-apụta n'ogo LH ugboro ugboro (ya bụ, ω<ω0), na nkwụghachi azụ nke oge (ie, φ <0) na-apụta na oke ọnụọgụ RH (ya bụ, ω>ω0). Maka CRLH TL, a na-akọwa impedance njirimara dị ka ndị a:

Ebe ZL na ZR bụ ihe mgbochi PLH na PRH, n'otu n'otu. Maka ikpe na-ezighị ezi, njirimara njirimara na-adabere na ugboro ole. Nha nhata n'elu na-egosi na ikpe ziri ezi na-adabere na ugboro ole, ya mere ọ nwere ike inwe nnukwu egwuregwu bandwit. Nha nhata TL ewepụtara n'elu yitere ihe mejupụtara nke na-akọwapụta ihe CRLH. Mgbasa mgbe niile nke TL bụ γ=jβ=Sqrt(ZY). Nyere mgbasa mgbasa ozi mgbe niile (β=ω x Sqrt(εμ)), enwere ike nweta nhata ndị a:

N'otu aka ahụ, njiri mara njirimara nke TL, ya bụ, Z0=Sqrt(ZY), yiri njiri mara nke ihe ahụ, ya bụ, η=Sqrt(μ/ε), nke ekwuru dị ka:

A na-egosi ihe nrịbama nke CRLH-TL na-enweghị isi na nke na-adịghị mma (ya bụ, n = cβ/ω) na eserese 4. N'ime eserese 4, ihe nrịbama nke CRLH-TL dị na mpaghara LH ya adịghị mma na ntụgharị ntụgharị na RH ya. oke dị mma.

Fig. 4 Ihe nlegharị anya na-ahụkarị nke CRLH TLs ziri ezi na enweghị nguzozi.

1. LC netwọk
Site na ịkwanye sel LC bandpass nke egosiri na eserese 5(a), CRLH-TL a na-ahụkarị nwere otu ogologo ogologo d nwere ike ịrụ ya kwa oge ma ọ bụ na-abụghị oge. N'ozuzu, iji hụ na ịdị mma nke ngụkọta oge na mmepụta nke CRLH-TL, sekit kwesịrị ịdị oge. E jiri ya tụnyere ihe atụ nke eserese 1 (c), sekit sekit nke eserese 5 (a) enweghị nha na ogologo anụ ahụ enweghị njedebe (ya bụ, Δz na mita). N'ịtụle ogologo eletrik ya θ = Δφ (rad), enwere ike igosipụta akụkụ nke cell LC. Otú ọ dị, iji ghọta n'ezie na etinyere inductance na capacitance, a ogologo anụ ahụ p kwesịrị ka e guzobe. Nhọrọ nke teknụzụ ngwa (dị ka microstrip, coplanar waveguide, ihe ndị dị n'elu elu, wdg) ga-emetụta nha anụ ahụ nke cell LC. Igwe LC nke eserese 5 (a) yiri ihe nrịbawanye nke eserese 1 (c), yana oke p = Δz → 0. Dị ka otu ọnọdụ p→0 na Figure 5 (b), a pụrụ ịrụ TL (site na cascading LC cell) nke dakọrọ na ezigbo edo CRLH-TL na ogologo d, nke mere na TL yie uwe na electromagnetic ebili mmiri.

Ọgụgụ 5 CRLH TL dabere na netwọk LC.

Maka cell LC, n'ịtụle ọnọdụ oke oge (PBCs) yiri nke Bloch-Floquet theorem, a na-egosipụta mmekọrịta mgbasa nke cell LC ma gosipụta dị ka ndị a:

A na-ekpebi usoro impedance (Z) na shunt admittance (Y) nke cell LC site na nha nha ndị a:

Ebe ọ bụ na ogologo eletrik nke unit LC circuit dị nnọọ obere, Taylor approximation nwere ike iji nweta:

2. Mmejuputa anụ ahụ
Na ngalaba gara aga, a tụlere netwọkụ LC iji mepụta CRLH-TL. Enwere ike nweta netwọkụ LC dị otú ahụ naanị site n'inwe ihe mejupụtara anụ ahụ nke nwere ike imepụta ikike achọrọ (CR na CL) na inductance (LR na LL). N'afọ ndị na-adịbeghị anya, itinye ngwa nke ihe mgbawa nke elu ugwu (SMT) ma ọ bụ ihe ndị kesara adọtala mmasị dị ukwuu. Enwere ike iji Microstrip, stripline, coplanar waveguide ma ọ bụ teknụzụ ndị ọzọ yiri ya iji ghọta ihe ndị kesara ekesa. Enwere ọtụtụ ihe ị ga-atụle mgbe ị na-ahọrọ ibe SMT ma ọ bụ ihe ndị kesara. Ihe owuwu CRLH dabere na SMT bụ ihe a na-ahụkarị ma dị mfe iji mejuputa n'usoro nyocha na imewe. Nke a bụ n'ihi na enwere ihe mgbawa SMT na-apụ apụ, nke na-adịghị achọ nhazigharị na nrụpụta ma e jiri ya tụnyere ihe ndị kesara. Agbanyeghị, nnweta akụrụngwa SMT gbasasịa, na ha na-arụkarị ọrụ naanị na obere ugboro (ya bụ, 3-6GHz). Ya mere, ihe owuwu CRLH dabere na SMT nwere oke ugboro ole na-arụ ọrụ yana njirimara usoro akọwapụtara. Dịka ọmụmaatụ, n'ime ngwa na-egbuke egbuke, ihe mgbawa SMT nwere ike ọ gaghị ekwe omume. Ọgụgụ 6 na-egosi usoro ekesara dabere na CRLH-TL. A na-enweta ihe owuwu a site na ikike interdigital na ahịrị mkpirisi okirikiri, na-etolite usoro capacitance CL na inductance LL nke LH n'otu n'otu. A na-eche na ikike dị n'etiti ahịrị na GND bụ RH capacitance CR, na inductance nke sitere na ngbanwe magnetik kpụrụ site na ntinye ugbu a na nhazi interdigital bụ RH inductance LR.