Litaba - Tlhahlobo ea Li-antenna tsa Metamaterial Transmission Line

I. Selelekela
Metamaterials e ka hlalosoa hamolemo e le meaho e entsoeng ka maiketsetso ho hlahisa thepa e itseng ea motlakase e seng teng ka tlhaho. Metamatadium e nang le tumello e fosahetseng le e mpe ea ho phunyeletsa e bitsoa metamatadium ea letsoho le letšehali (LHMs). Li-LHM li ithutoe haholo lichabeng tsa mahlale le boenjiniere. Ka 2003, LHMs e ile ea rehoa e 'ngoe ea likhatelopele tse leshome tse holimo tsa mahlale tsa mehla ea sejoale-joale ke makasine ea Science. Lisebelisoa tse ncha, mehopolo, le lisebelisoa li entsoe ka ho sebelisa thepa e ikhethang ea LHM. Mokhoa oa ho tsamaisa mohala (TL) ke mokhoa o sebetsang oa moralo o ka boelang oa sekaseka melao-motheo ea LHM. Ha ho bapisoa le li-TL tsa setso, tšobotsi ea bohlokoa ka ho fetisisa ea metamaterial TL ke taolo ea liparamente tsa TL (propagation constant) le impedance ea sebopeho. Taolo ea liparamente tsa metamaterial TL e fana ka mehopolo e mecha bakeng sa ho rala meaho ea antenna e nang le boholo bo kopaneng, ts'ebetso e phahameng, le mesebetsi ea lipale. Setšoantšo sa 1 (a), (b), le (c) se bonts'a mekhoa ea potoloho e sa lahleheng ea mohala o hloekileng oa letsoho le letona (PRH), mohala o hloekileng oa letsoho le letšehali (PLH), le mohala o kopantsoeng oa letsoho le letšehali ( CRLH), ka ho latellana. Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 1(a), mofuta oa potoloho o lekanang oa PRH TL hangata ke motsoako oa letoto la inductance le shunt capacitance. Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 1(b), mofuta oa potoloho oa PLH TL ke motsoako oa shunt inductance le capacitance ea letoto. Lits'ebetsong tse sebetsang, ha ho khonehe ho kenya tšebetsong potoloho ea PLH. Sena se bakoa ke letoto le ke keng la qojoa la parasitic inductance le litlamorao tsa shunt capacitance. Ka hona, litšoaneleho tsa mohala oa phetisetso ea letsoho le letšehali tse ka lemohuoang hajoale ke likarolo tsohle tsa letsoho le letšehali le tse ka ho le letona, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 1(c).

Setšoantšo sa 1 Mefuta e fapaneng ea li-circuit line tsa motlakase

Phatlalatso e sa khaotseng (γ) ea mohala oa phetisetso (TL) e baloa e le: γ=α+jβ=Sqrt(ZY), moo Y le Z li emelang kamohelo le ho thibela ka ho latellana. Ha ho nahanoa ka CRLH-TL, Z le Y ho ka hlalosoa ka tsela e latelang:

CRLH TL ea junifomo e tla ba le kamano e latelang ea ho hasana:

Mokhahlelo o sa fetoheng β e ka ba palo ea 'nete kapa palo e inahaneloang feela. Haeba β e le 'nete ka botlalo ka har'a sekhahla sa maqhubu, ho na le passband ka har'a sekhahla sa maqhubu ka lebaka la boemo γ=jβ. Ka lehlakoreng le leng, haeba β e le palo e inahaneloang feela ka har'a sekhahla sa maqhubu, ho na le stopband ka har'a sekhahla sa maqhubu ka lebaka la boemo ba γ=α. Stopband ena e ikhethile ho CRLH-TL 'me ha e eo ho PRH-TL kapa PLH-TL. Lipalo 2 (a), (b), le (c) li bonts'a li-curve tsa ho hasana (ke hore, kamano ea ω - β) ea PRH-TL, PLH-TL, le CRLH-TL, ka ho latellana. Ho itšetlehile ka likhahla tsa ho hasana, lebelo la sehlopha (vg = ∂ω / ∂β) le lebelo la mohato (vp = ω / β) la mohala oa phetisetso le ka fumanoa le ho hakanngoa. Bakeng sa PRH-TL, ho ka boela ha hlalosoa ho tloha mokokoting hore vg le vp lia bapisa (ke hore, vpvg>0). Bakeng sa PLH-TL, curve e bontša hore vg le vp ha li bape (ke hore, vpvg<0). Mokokotlo oa ho hasana oa CRLH-TL o boetse o bontša boteng ba sebaka sa LH (ke hore, vpvg <0) le sebaka sa RH (ke hore, vpvg> 0). Joalokaha ho ka bonoa ho Setšoantšo sa 2(c), bakeng sa CRLH-TL, haeba γ e le palo e hloekileng ea sebele, ho na le sehlopha sa ho emisa.

Setšoantšo sa 2 Li-curve tsa ho hasana tsa melapo e fapaneng ea phetiso

Hangata, letoto le li-resonances tse tšoanang tsa CRLH-TL li fapane, tse bitsoang boemo bo sa leka-lekaneng. Leha ho le joalo, ha letoto le maqhubu a tšoanang a resonance a tšoana, e bitsoa boemo bo leka-lekaneng, 'me mohlala oa potoloho o nolofalitsoeng o hlahisoang o bontšoa ho Figure 3(a).

Setšoantšo sa 3 Moetso oa potoloho le mothinya oa phetiso oa mohala o kopaneng oa letsoho le letšehali.

Ha maqhubu a ntse a eketseha, litšobotsi tsa ho hasana tsa CRLH-TL butle-butle lia eketseha. Lebaka ke hobane lebelo la mohato (ke hore, vp=ω/β) le ntse le itšetleha haholo ka maqhubu. Ka maqhubu a tlaase, CRLH-TL e laoloa ke LH, ha ka maqhubu a phahameng, CRLH-TL e laoloa ke RH. Sena se bonts'a sebopeho se habeli sa CRLH-TL. Sets'oants'o sa tekatekano sa CRLH-TL se bonts'oa setšoantšong sa 3(b). Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 3(b), phetoho ho tloha ho LH ho ea ho RH e etsahala ka:

Moo ω0 e leng maqhubu a phetoho. Ka hona, tabeng e leka-lekaneng, phetoho e bonolo e etsahala ho tloha ho LH ho ea ho RH hobane γ ke palo e inahaneloang feela. Ka hona, ha ho na stopband bakeng sa phallo e leka-lekaneng ea CRLH-TL. Le hoja β e le lefela ho ω0 (e sa feleng e amanang le leqhubu le tataisoang, ke hore, λg=2π/|β|), leqhubu le ntse le ata hobane vg ho ω0 ha se zero. Ka ho tšoanang, ho ω0, phetoho ea mohato ke zero bakeng sa TL ea bolelele ba d (ke hore, φ= - βd=0). Tsoelo-pele ea mohato (e leng, φ>0) e etsahala ho LH frequency range (ke hore, ω<ω0), 'me ho lieha ha mohato (e leng, φ<0) ho etsahala ho RH frequency range (ke hore, ω>ω0). Bakeng sa CRLH TL, ts'oaetso ea sebopeho e hlalosoa ka tsela e latelang:

Moo ZL le ZR e leng litšitiso tsa PLH le PRH, ka ho latellana. Bakeng sa nyeoe e sa leka-lekaneng, tšobotsi ea impedance e itšetlehile ka makhetlo a mangata. Equation e ka holimo e bontša hore nyeoe e leka-lekaneng e ikemetse ka makhetlo a mangata, kahoo e ka ba le papali e pharaletseng ea bandwidth. Equation ea TL e nkiloeng ka holimo e tšoana le li-parameter tse hlalosang thepa ea CRLH. Khatiso ea kamehla ea TL ke γ=jβ=Sqrt(ZY). Ha ho nahanoa ka mehla ea phatlalatso (β=ω x Sqrt(εμ)), ho ka fumanoa equation e latelang:

Ka mokhoa o ts'oanang, ts'ebetso ea ts'ebetso ea TL, ke hore, Z0=Sqrt(ZY), e ts'oana le ts'oaetso ea sebopeho sa thepa, ke hore, η=Sqrt(μ/ε), e hlalosoang e le:

Lenane la refractive la CRLH-TL e leka-lekaneng le e sa tsitsang (ke hore, n = cβ / ω) e bontšoa ho Setšoantšo sa 4. Setšoantšong sa 4, index ea refractive ea CRLH-TL sebakeng sa eona sa LH e mpe le index ea refractive ho RH ea eona. range e ntle.

Setšoantšo sa 4 Li-indices tse tloaelehileng tsa refractive tsa CRLH TL tse leka-lekaneng le tse sa leka-lekaneng.

1. LC marang-rang
Ka ho theola lisele tsa LC tsa bandpass tse bontšitsoeng ho Setšoantšo sa 5 (a), CRLH-TL e tloaelehileng e nang le ts'ebetso e ts'oanang ea bolelele d e ka hahoa nako le nako kapa e seng nako le nako. Ka kakaretso, molemong oa ho netefatsa boiketlo ba ho bala le ho etsa CRLH-TL, potoloho e hloka ho ba nako le nako. Ha ho bapisoa le mohlala oa Setšoantšo sa 1(c), sele ea potoloho ea Setšoantšo sa 5(a) ha e na boholo le bolelele ba 'mele bo nyenyane haholo (ke hore, Δz ka limithara). Ha ho nahanoa ka bolelele ba eona ba motlakase θ=Δφ (rad), karolo ea sele ea LC e ka hlalosoa. Leha ho le joalo, e le ho hlokomela inductance le bokhoni bo sebelisitsoeng, bolelele ba 'mele ba p bo hloka ho thehoa. Khetho ea theknoloji ea kopo (e kang microstrip, coplanar waveguide, top mount components, joalo-joalo) e tla ama boholo ba 'mele ba sele ea LC. LC cell of Figure 5(a) e ts'oana le mohlala oa keketseho ea Setšoantšo sa 1(c), le moeli oa eona p=Δz→0. Ho ea ka boemo bo tšoanang p→ 0 setšoantšong sa 5(b), TL e ka hahoa (ka lisele tsa LC tse phallang) tse lekanang le seaparo se loketseng sa CRLH-TL se nang le bolelele ba d, e le hore TL e bonahale e tšoana le maqhubu a motlakase.

Setšoantšo sa 5 CRLH TL se thehiloeng ho marang-rang a LC.

Bakeng sa sele ea LC, ho nahanoa ka maemo a moeli oa nako le nako (PBCs) a ts'oanang le theorem ea Bloch-Floquet, kamano ea ho hasana ea sele ea LC e netefalitsoe mme e hlahisoa ka tsela e latelang:

Letoto la impedance (Z) le shunt admittance (Y) ea sele ea LC li khethoa ke lipalo tse latelang:

Kaha bolelele ba motlakase oa yuniti ea LC potoloho bo nyane haholo, tekano ea Taylor e ka sebelisoa ho fumana:

2. Tšebeliso ea 'Mele
Karolong e fetileng, marang-rang a LC a hlahisang CRLH-TL a tšohliloe. Marang-rang a joalo a LC a ka phethahala feela ka ho amohela likarolo tsa 'mele tse ka hlahisang matla a hlokahalang (CR le CL) le inductance (LR le LL). Lilemong tsa morao tjena, ts'ebeliso ea lisebelisoa tsa "surface mount technology" (SMT) kapa likarolo tse abuoang li hohetse thahasello e kholo. Microstrip, stripline, coplanar waveguide kapa mahlale a mang a ts'oanang a ka sebelisoa ho hlokomela likarolo tse ajoang. Ho na le lintlha tse ngata tseo u ka li nahanang ha u khetha li-chips tsa SMT kapa likarolo tse ajoang. Mehaho ea CRLH e thehiloeng ho SMT e tloaelehile haholo ebile e bonolo ho e kenya ts'ebetsong mabapi le tlhahlobo le moralo. Sena ke ka lebaka la ho ba teng ha lisebelisoa tsa chip tsa SMT tse kantle ho sethala, tse sa hlokeng ho nchafatsoa le ho etsoa ha li bapisoa le likarolo tse ajoang. Leha ho le joalo, ho fumaneha ha likarolo tsa SMT ho hasane, 'me hangata li sebetsa feela ka maqhubu a tlaase (ke hore, 3-6GHz). Ka hona, meaho ea CRLH e thehiloeng ho SMT e na le mefuta e lekanyelitsoeng ea maqhubu a ts'ebetso le litšobotsi tse itseng tsa mekhahlelo. Mohlala, lits'ebetsong tsa mahlaseli, likarolo tsa chip tsa SMT li kanna tsa se khonehe. Setšoantšo sa 6 se bontša sebopeho se ajoang se thehiloeng ho CRLH-TL. Sebopeho se lemohuoa ka bokhoni ba interdigital le mela e khuts'oane ea potoloho, ho etsa letoto la capacitance CL le parallel inductance LL ea LH ka ho latellana. Bokhoni bo pakeng tsa mohala le GND bo nkoa e le RH capacitance CR, 'me inductance e hlahisoang ke phallo ea magnetic e entsoeng ke phallo ea hona joale mohahong oa interdigital e nkoa e le RH inductance LR.