خبرون - ميٽاميٽريلز تي ٻڌل ٽرانسميشن لائن اينٽينن جو جائزو (حصو 2)

2. اينٽينا سسٽم ۾ MTM-TL جو استعمال
هي حصو مصنوعي ميٽاميٽريل ٽي ايلز ۽ انهن جي ڪجهه عام ۽ لاڳاپيل ايپليڪيشنن تي ڌيان ڏيندو جيڪي گهٽ قيمت، آسان پيداوار، ننڍي ڪرڻ، وسيع بينڊوڊٿ، اعلي حاصل ۽ ڪارڪردگي، وسيع رينج اسڪيننگ صلاحيت ۽ گهٽ پروفائل سان مختلف اينٽينا ڍانچي کي حاصل ڪرڻ لاءِ آهن. انهن تي هيٺ بحث ڪيو ويو آهي.

1. براڊ بينڊ ۽ ملٽي فريڪوئنسي اينٽينا
هڪ عام TL ۾ جنهن جي ڊيگهه l آهي، جڏهن ڪوئلي فريڪوئنسي ω0 ڏني ويندي آهي، ٽرانسميشن لائن جي برقي ڊيگهه (يا مرحلو) کي هن ريت ڳڻپيو وڃي ٿو:

جتي vp ٽرانسميشن لائن جي مرحلي جي رفتار جي نمائندگي ڪري ٿو. جيئن مٿي ڏنل مان ڏسي سگهجي ٿو، بينڊوڊٿ گروپ ڊيلي سان ويجهڙائي سان مطابقت رکي ٿي، جيڪا فريڪوئنسي جي حوالي سان φ جو مشتق آهي. تنهن ڪري، جيئن ٽرانسميشن لائن جي ڊيگهه ننڍي ٿيندي ويندي آهي، بينڊوڊٿ پڻ وسيع ٿيندي ويندي آهي. ٻين لفظن ۾، بينڊوڊٿ ۽ ٽرانسميشن لائن جي بنيادي مرحلي جي وچ ۾ هڪ الٽو تعلق هوندو آهي، جيڪو ڊيزائن مخصوص هوندو آهي. اهو ڏيکاري ٿو ته روايتي ورهايل سرڪٽ ۾، آپريٽنگ بينڊوڊٿ کي ڪنٽرول ڪرڻ آسان ناهي. ان کي آزادي جي درجي جي لحاظ کان روايتي ٽرانسميشن لائينن جي حدن سان منسوب ڪري سگهجي ٿو. بهرحال، لوڊنگ عناصر ميٽاميٽريل TLs ۾ اضافي پيرا ميٽرز کي استعمال ڪرڻ جي اجازت ڏين ٿا، ۽ مرحلي جي جواب کي هڪ خاص حد تائين ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿو. بينڊوڊٿ کي وڌائڻ لاءِ، ڊسپريشن خاصيتن جي آپريٽنگ فريڪوئنسي جي ويجهو هڪجهڙو سلوپ هجڻ ضروري آهي. مصنوعي ميٽاميٽريل TL هن مقصد کي حاصل ڪري سگهي ٿو. هن طريقي جي بنياد تي، اينٽينا جي بينڊوڊٿ کي وڌائڻ لاءِ ڪيترائي طريقا پيپر ۾ تجويز ڪيا ويا آهن. عالمن ٻه براڊبينڊ اينٽينا ڊزائين ۽ ٺاهيا آهن جيڪي اسپلٽ رنگ ريزونيٽر سان لوڊ ڪيا ويا آهن (شڪل 7 ڏسو). شڪل 7 ۾ ڏيکاريل نتيجا ڏيکارين ٿا ته روايتي مونوپول اينٽينا سان اسپلٽ رنگ ريزونيٽر لوڊ ڪرڻ کان پوءِ، هڪ گهٽ گونج فريڪوئنسي موڊ پرجوش آهي. اسپلٽ رنگ ريزونيٽر جي سائيز کي مونوپول اينٽينا جي ويجهو گونج حاصل ڪرڻ لاءِ بهتر ڪيو ويو آهي. نتيجا ڏيکارين ٿا ته جڏهن ٻه گونج هڪجهڙائي ڪن ٿا، ته اينٽينا جي بينڊوڊٿ ۽ تابڪاري خاصيتون وڌي وينديون آهن. مونوپول اينٽينا جي ڊيگهه ۽ ويڪر ترتيب وار 0.25λ0×0.11λ0 ۽ 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz) آهن، ۽ اسپلٽ رنگ ريزونيٽر سان لوڊ ٿيل مونوپول اينٽينا جي ڊيگهه ۽ ويڪر ترتيب وار 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) آهن. روايتي F-شڪل اينٽينا ۽ ٽي-شڪل اينٽينا لاءِ بغير اسپلٽ رنگ ريزونيٽر جي، 5GHz بينڊ ۾ ماپيل سڀ کان وڌيڪ حاصل ۽ تابڪاري ڪارڪردگي ترتيب وار 3.6dBi - 78.5% ۽ 3.9dBi - 80.2% آهي. هڪ اسپلٽ رنگ گونج ڪندڙ سان لوڊ ٿيل اينٽينا لاءِ، اهي پيرا ميٽر 6GHz بينڊ ۾ ترتيب وار 4dBi - 81.2٪ ۽ 4.4dBi - 83٪ آهن. مونوپول اينٽينا تي هڪ ميچنگ لوڊ جي طور تي هڪ اسپلٽ رنگ گونج ڪندڙ کي لاڳو ڪرڻ سان، 2.9GHz ~ 6.41GHz ۽ 2.6GHz ~ 6.6GHz بينڊ کي سپورٽ ڪري سگهجي ٿو، ترتيب وار 75.4٪ ۽ ~ 87٪ جي فريڪشنل بينڊوڊٿ جي مطابق. اهي نتيجا ڏيکارين ٿا ته ماپ بينڊوڊٿ تقريبن مقرر سائيز جي روايتي مونوپول اينٽينا جي مقابلي ۾ تقريبن 2.4 ڀيرا ۽ 2.11 ڀيرا بهتر ٿي آهي.

شڪل 7. ٻه براڊبينڊ اينٽينا جيڪي اسپلٽ-رنگ ريزونيٽر سان ڀريل آهن.

جيئن شڪل 8 ۾ ڏيکاريل آهي، ڪمپيڪٽ پرنٽ ٿيل مونوپول اينٽينا جا تجرباتي نتيجا ڏيکاريا ويا آهن. جڏهن S11≤- 10 dB، آپريٽنگ بينڊوڊٿ 185٪ (0.115-2.90 GHz) آهي، ۽ 1.45 GHz تي، چوٽي حاصل ڪرڻ ۽ تابڪاري جي ڪارڪردگي ترتيب وار 2.35 dBi ۽ 78.8٪ آهي. اينٽينا جو لي آئوٽ هڪ پوئتي کان پوئتي ٽڪنڊي شيٽ جي جوڙجڪ وانگر آهي، جيڪو هڪ وکر پاور ورهائيندڙ طرفان فيڊ ڪيو ويندو آهي. ڪٽيل GND ۾ فيڊر جي هيٺان رکيل هڪ مرڪزي اسٽب شامل آهي، ۽ ان جي چوڌاري چار کليل گونجندڙ حلقا ورهايل آهن، جيڪي اينٽينا جي بينڊوڊٿ کي وسيع ڪن ٿا. اينٽينا تقريبن هر طرفي طور تي شعاع ڪري ٿو، اڪثر VHF ۽ S بينڊ، ۽ سڀني UHF ۽ L بينڊ کي ڍڪي ٿو. اينٽينا جو جسماني سائيز 48.32×43.72×0.8 mm3 آهي، ۽ بجلي جو سائيز 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0 آهي. ان ۾ ننڍي سائيز ۽ گهٽ قيمت جا فائدا آهن، ۽ براڊ بينڊ وائرليس ڪميونيڪيشن سسٽم ۾ امڪاني ايپليڪيشن جا امڪان آهن.

شڪل 8: اسپلٽ رنگ ريزونيٽر سان لوڊ ٿيل مونوپول اينٽينا.

شڪل 9 هڪ پلانر اينٽينا جي جوڙجڪ ڏيکاري ٿي جيڪا ٻن جوڙن سان ڳنڍيل مينڈر وائر لوپس تي مشتمل آهي جيڪي ٻن ويز ذريعي هڪ ٽرنڪٽيڊ ٽي-شڪل گرائونڊ پلین تي گرائونڊ ٿيل آهن. اينٽينا جي سائيز 38.5×36.6 mm2 (0.070λ0×0.067λ0) آهي، جتي λ0 0.55 GHz جي خالي جاءِ جي طول موج آهي. اينٽينا 0.55 ~ 3.85 GHz جي آپريٽنگ فريڪوئنسي بينڊ ۾ اي-پلین ۾ هر طرفي طور تي شعاع ڪري ٿو، 2.35GHz تي 5.5dBi جي وڌ ۾ وڌ حاصل ۽ 90.1٪ جي ڪارڪردگي سان. اهي خاصيتون تجويز ڪيل اينٽينا کي مختلف ايپليڪيشنن لاءِ موزون بڻائين ٿيون، جن ۾ UHF RFID، GSM 900، GPS، KPCS، DCS، IMT-2000، WiMAX، WiFi ۽ بلوٽوٿ شامل آهن.

شڪل 9 تجويز ڪيل پلانر اينٽينا جي جوڙجڪ.

2. ليڪي ويو اينٽينا (LWA)
نئون ليڪي ويو اينٽينا مصنوعي ميٽاميٽريل TL کي محسوس ڪرڻ لاءِ مکيه ايپليڪيشنن مان هڪ آهي. ليڪي ويو اينٽينا لاءِ، فيز ڪانسٽنٽ β جو اثر ريڊيئيشن اينگل (θm) ۽ وڌ ۾ وڌ بيم ويڪر (Δθ) تي هيٺ ڏنل آهي:

L اينٽينا جي ڊيگهه آهي، k0 خالي جاءِ ۾ لهر جو تعداد آهي، ۽ λ0 خالي جاءِ ۾ لهر جي ڊيگهه آهي. ياد رکو ته تابڪاري صرف تڏهن ٿيندي آهي جڏهن |β|

3. زيرو آرڊر ريزونيٽر اينٽينا
CRLH ميٽا ميٽريل جي هڪ منفرد خاصيت اها آهي ته β 0 ٿي سگهي ٿو جڏهن فريڪوئنسي صفر جي برابر نه هجي. هن خاصيت جي بنياد تي، هڪ نئون زيرو آرڊر ريزونيٽر (ZOR) پيدا ڪري سگهجي ٿو. جڏهن β صفر هوندو آهي، ته پوري ريزونيٽر ۾ ڪو به فيز شفٽ نه ٿيندو آهي. اهو ئي سبب آهي جو فيز شفٽ ڪانسٽنٽ φ = - βd = 0. ان کان علاوه، گونج صرف رد عمل واري لوڊ تي منحصر آهي ۽ ساخت جي ڊيگهه کان آزاد آهي. شڪل 10 ڏيکاري ٿو ته تجويز ڪيل اينٽينا E-شڪل سان ٻه ۽ ٽي يونٽ لاڳو ڪندي ٺهيل آهي، ۽ ڪل سائيز 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 ۽ 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 آهي، ترتيب وار، جتي λ0 ترتيب وار 500 MHz ۽ 650 MHz جي آپريٽنگ فريڪوئنسي تي خالي جاءِ جي طول موج جي نمائندگي ڪري ٿو. اينٽينا 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) ۽ 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) جي فريڪوئنسي تي ڪم ڪري ٿو، جنهن ۾ 91.9٪ ۽ 96.0٪ جي نسبتي بينڊوڊٿ آهي. ننڍي سائيز ۽ وسيع بينڊوڊٿ جي خاصيتن کان علاوه، پهرين ۽ ٻئي اينٽينا جي حاصلات ۽ ڪارڪردگي ترتيب وار 5.3dBi ۽ 85٪ (1GHz) ۽ 5.7dBi ۽ 90٪ (1.4GHz) آهن.

شڪل 10 تجويز ڪيل ڊبل-اي ۽ ٽرپل-اي اينٽينا جي جوڙجڪ.

4. سلاٽ اينٽينا
CRLH-MTM اينٽينا جي ايپرچر کي وڌائڻ لاءِ هڪ سادو طريقو تجويز ڪيو ويو آهي، پر ان جي اينٽينا جي سائيز تقريبن تبديل نه ٿي آهي. جيئن شڪل 11 ۾ ڏيکاريل آهي، اينٽينا ۾ هڪ ٻئي تي عمودي طور تي رکيل CRLH يونٽ شامل آهن، جن ۾ پيچ ۽ مينڈر لائينون شامل آهن، ۽ پيچ تي هڪ S-شڪل سلاٽ آهي. اينٽينا کي CPW ميچنگ اسٽب ذريعي فيڊ ڪيو ويندو آهي، ۽ ان جي سائيز 17.5 ملي ميٽر × 32.15 ملي ميٽر × 1.6 ملي ميٽر آهي، جيڪا 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0 جي مطابق آهي، جتي λ0 (3.5GHz) خالي جاءِ جي طول موج جي نمائندگي ڪري ٿو. نتيجا ڏيکارين ٿا ته اينٽينا 0.85-7.90GHz جي فريڪوئنسي بينڊ ۾ ڪم ڪري ٿو، ۽ ان جي آپريٽنگ بينڊوڊٿ 161.14٪ آهي. اينٽينا جي سڀ کان وڌيڪ تابڪاري حاصل ڪرڻ ۽ ڪارڪردگي 3.5GHz تي ظاهر ٿئي ٿي، جيڪي ترتيب وار 5.12dBi ۽ ~80٪ آهن.