2. Aplikasi MTM-TL ing Sistem Antena
Bagean iki bakal fokus ing TL metamaterial buatan lan sawetara aplikasi sing paling umum lan relevan kanggo ngwujudake macem-macem struktur antena kanthi biaya murah, manufaktur sing gampang, miniaturisasi, bandwidth sing amba, gain lan efisiensi sing dhuwur, kemampuan pemindaian jarak sing amba lan profil sing kurang. Kabeh mau bakal dirembug ing ngisor iki.
1. Antena broadband lan multi-frekuensi
Ing TL khas kanthi dawa l, nalika frekuensi sudut ω0 diwenehake, dawa listrik (utawa fase) saka saluran transmisi bisa diitung kaya ing ngisor iki:
Ing ngendi vp makili kecepatan fase saluran transmisi. Kaya sing bisa dideleng saka ndhuwur, bandwidth cocog banget karo wektu tundha klompok, yaiku turunan saka φ gegayutan karo frekuensi. Mulane, nalika dawa saluran transmisi dadi luwih cendhek, bandwidth uga dadi luwih amba. Kanthi tembung liya, ana hubungan kebalikan antarane bandwidth lan fase dhasar saluran transmisi, sing khusus desain. Iki nuduhake yen ing sirkuit terdistribusi tradisional, bandwidth operasi ora gampang dikontrol. Iki bisa disebabake dening watesan saluran transmisi tradisional babagan derajat kebebasan. Nanging, elemen pemuatan ngidini parameter tambahan digunakake ing TL metamaterial, lan respon fase bisa dikontrol nganti tingkat tartamtu. Kanggo nambah bandwidth, perlu duwe kemiringan sing padha cedhak karo frekuensi operasi karakteristik dispersi. TL metamaterial buatan bisa nggayuh tujuan iki. Adhedhasar pendekatan iki, akeh cara kanggo nambah bandwidth antena sing diusulake ing makalah iki. Para sarjana wis ngrancang lan nggawe rong antena broadband sing dimuat karo resonator cincin pamisah (waca Gambar 7). Asil sing dituduhake ing Gambar 7 nuduhake yen sawise ngisi resonator cincin pamisah karo antena monopole konvensional, mode frekuensi resonansi rendah dieksitasi. Ukuran resonator cincin pamisah dioptimalake kanggo entuk resonansi sing cedhak karo antena monopole. Asil kasebut nuduhake yen nalika loro resonansi kasebut pas, bandwidth lan karakteristik radiasi antena saya tambah. Dawane lan jembar antena monopole yaiku 0,25λ0 × 0,11λ0 lan 0,25λ0 × 0,21λ0 (4GHz), lan dawane lan jembar antena monopole sing diisi resonator cincin pamisah yaiku 0,29λ0 × 0,21λ0 (2,9GHz). Kanggo antena bentuk F konvensional lan antena bentuk T tanpa resonator cincin pamisah, gain lan efisiensi radiasi paling dhuwur sing diukur ing pita 5GHz yaiku 3,6dBi - 78,5% lan 3,9dBi - 80,2%. Kanggo antena sing diisi resonator cincin pamisah, parameter iki yaiku 4dBi - 81,2% lan 4,4dBi - 83%, ing pita 6GHz. Kanthi ngetrapake resonator cincin pamisah minangka beban sing cocog ing antena monopole, pita 2,9GHz ~ 6,41GHz lan 2,6GHz ~ 6,6GHz bisa didhukung, sing cocog karo bandwidth fraksional 75,4% lan ~87%. Asil kasebut nuduhake yen bandwidth pangukuran saya apik kira-kira 2,4 kali lan 2,11 kali dibandhingake karo antena monopole tradisional sing ukurane kira-kira tetep.
Gambar 7. Rong antena broadband sing diisi resonator split-ring.
Kaya sing dituduhake ing Gambar 8, asil eksperimen antena monopole sing dicithak kompak dituduhake. Nalika S11≤- 10 dB, bandwidth operasi yaiku 185% (0,115-2,90 GHz), lan ing 1,45 GHz, gain puncak lan efisiensi radiasi yaiku 2,35 dBi lan 78,8%. Tata letak antena padha karo struktur lembaran segitiga back-to-back, sing diwenehi panganan dening pembagi daya curvilinear. GND sing dipotong ngemot rintisan pusat sing diselehake ing sangisore feeder, lan papat cincin resonansi mbukak disebar ing sakubenge, sing nggedhekake bandwidth antena. Antena kasebut meh nyebar kanthi omnidirectional, nutupi sebagian besar pita VHF lan S, lan kabeh pita UHF lan L. Ukuran fisik antena yaiku 48,32 × 43,72 × 0,8 mm3, lan ukuran listrik yaiku 0,235λ0 × 0,211λ0 × 0,003λ0. Iki nduweni kaluwihan ukuran cilik lan biaya murah, lan nduweni prospek aplikasi potensial ing sistem komunikasi nirkabel broadband.
Gambar 8: Antena monopole sing diisi resonator cincin pamisah.
Gambar 9 nuduhake struktur antena planar sing kasusun saka rong pasang loop kawat meander sing saling terhubung sing di-ground menyang bidang lemah bentuk T sing dipotong liwat rong vias. Ukuran antena yaiku 38,5 × 36,6 mm2 (0,070λ0 × 0,067λ0), ing ngendi λ0 minangka dawa gelombang ruang bebas 0,55 GHz. Antena kasebut nyebarake omnidirectional ing bidang-E ing pita frekuensi operasi 0,55 ~ 3,85 GHz, kanthi gain maksimum 5,5dBi ing 2,35GHz lan efisiensi 90,1%. Fitur-fitur kasebut ndadekake antena sing diusulake cocog kanggo macem-macem aplikasi, kalebu UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi lan Bluetooth.
Gambar 9 Struktur antena planar sing diusulake.
2. Antena Gelombang Bocor (LWA)
Antena gelombang bocor anyar iki minangka salah sawijining aplikasi utama kanggo ngwujudake TL metamaterial buatan. Kanggo antena gelombang bocor, efek konstanta fase β ing sudut radiasi (θm) lan jembar sinar maksimum (Δθ) kaya ing ngisor iki:
L iku dawane antena, k0 iku nomer gelombang ing ruang bebas, lan λ0 iku dawane gelombang ing ruang bebas. Elinga yen radiasi mung kedadeyan nalika |β|
3. Antena resonator orde nol
Sifat unik saka metamaterial CRLH yaiku β bisa dadi 0 nalika frekuensi ora padha karo nol. Adhedhasar sifat iki, resonator orde nol (ZOR) anyar bisa digawe. Nalika β nol, ora ana owah-owahan fase sing kedadeyan ing kabeh resonator. Iki amarga konstanta owah-owahan fase φ = - βd = 0. Kajaba iku, resonansi mung gumantung ing beban reaktif lan ora gumantung saka dawa struktur. Gambar 10 nuduhake yen antena sing diusulake digawe kanthi ngetrapake rong lan telung unit kanthi bentuk-E, lan ukuran total yaiku 0,017λ0 × 0,006λ0 × 0,001λ0 lan 0,028λ0 × 0,008λ0 × 0,001λ0, ing ngendi λ0 makili dawa gelombang ruang bebas ing frekuensi operasi 500 MHz lan 650 MHz. Antena iki beroperasi ing frekuensi 0,5-1,35 GHz (0,85 GHz) lan 0,65-1,85 GHz (1,2 GHz), kanthi bandwidth relatif 91,9% lan 96,0%. Saliyane karakteristik ukuran cilik lan bandwidth sing amba, gain lan efisiensi antena pertama lan kapindho yaiku 5,3dBi lan 85% (1GHz) lan 5,7dBi lan 90% (1,4GHz).
Gambar 10 Struktur antena E-dobel lan E-telu sing diusulake.
4. Antena Slot
Cara prasaja wis diusulake kanggo nggedhekake aperture antena CRLH-MTM, nanging ukuran antenane meh ora owah. Kaya sing dituduhake ing Gambar 11, antena kasebut kalebu unit CRLH sing ditumpuk vertikal siji lan sijine, sing ngemot patch lan garis meander, lan ana slot berbentuk S ing patch kasebut. Antena kasebut diwenehi stub sing cocog karo CPW, lan ukurane yaiku 17,5 mm × 32,15 mm × 1,6 mm, sing cocog karo 0,204λ0 × 0,375λ0 × 0,018λ0, ing ngendi λ0 (3,5GHz) makili dawa gelombang ruang bebas. Asil kasebut nuduhake yen antena beroperasi ing pita frekuensi 0,85-7,90GHz, lan bandwidth operasine yaiku 161,14%. Gain radiasi lan efisiensi antena paling dhuwur katon ing 3,5GHz, yaiku 5,12dBi lan ~80%.
Gambar 11 Antena slot CRLH MTM sing diusulake.
Kanggo mangerteni luwih lengkap babagan antena, bukak:
Wektu kiriman: 30 Agustus 2024
