Litaba - Tlhahlobo ea Li-Antenna tsa Mohala oa Phetiso ea Metamaterial

I. Selelekela
Metematerials e ka hlalosoa hantle e le meaho e entsoeng ka maiketsetso ho hlahisa thepa e itseng ea motlakase e seng teng ka tlhaho. Metematerials e nang le tumello e mpe le ho kenella ha negative e bitsoa metaterials e sebelisang letsoho le letšehali (LHMs). LHMs e ithutiloe ka botlalo metseng ea saense le ea boenjiniere. Ka 2003, LHMs e ile ea rehoa e 'ngoe ea liphetoho tse leshome tse holimo tsa saense tsa mehleng ena ke makasine oa Science. Likopo tse ncha, likhopolo le lisebelisoa li ntlafalitsoe ka ho sebelisa thepa e ikhethang ea LHMs. Mokhoa oa phetisetso ea mohala (TL) ke mokhoa o sebetsang oa moralo o ka boela oa sekaseka melao-motheo ea LHMs. Ha e bapisoa le li-TL tsa setso, tšobotsi ea bohlokoa ka ho fetisisa ea li-TL tsa metaterials ke taolo ea liparamente tsa TL (propagation constant) le pherekano e ikhethang. Taolo ea liparamente tsa TL tsa metaterials e fana ka mehopolo e mecha bakeng sa ho rala meaho ea antenna e nang le boholo bo kopaneng haholoanyane, ts'ebetso e phahameng le mesebetsi e mecha. Setšoantšo sa 1 (a), (b), le (c) se bontša mehlala ea potoloho e se nang tahlehelo ea mohala o hloekileng oa phetiso ea letsoho le letona (PRH), mohala o hloekileng oa phetiso ea letsoho le letšehali (PLH), le mohala o kopaneng oa phetiso ea letsoho le letšehali (CRLH), ka ho latellana. Joalokaha ho bontšitsoe Setšoantšong sa 1(a), mohlala oa potoloho o lekanang oa PRH TL hangata ke motsoako oa inductance ea letoto le capacitance ea shunt. Joalokaha ho bontšitsoe Setšoantšong sa 1(b), mohlala oa potoloho ea PLH TL ke motsoako oa inductance ea shunt le capacitance ea letoto. Litšebelisong tse sebetsang, ha ho khonehe ho kenya tšebetsong potoloho ea PLH. Sena se bakoa ke litlamorao tse ke keng tsa qojoa tsa inductance ea letoto la likokoana-hloko le capacitance ea shunt. Ka hona, litšobotsi tsa mohala oa phetiso ea letsoho le letšehali tse ka bonoang hajoale ke meaho eohle e kopaneng ea letsoho le letšehali le ea letsoho le letona, joalo ka ha ho bontšitsoe Setšoantšong sa 1(c).

Setšoantšo sa 1 Mefuta e fapaneng ea potoloho ea mohala oa phetiso

Sephetho sa phatlalatso (γ) sa mohala oa phetiso (TL) se baloa e le: γ=α+jβ=Sqrt(ZY), moo Y le Z li emelang kamohelo le impedance ka ho latellana. Ha ho nahanoa ka CRLH-TL, Z le Y li ka hlalosoa e le:

CRLH TL e ts'oanang e tla ba le kamano e latelang ea ho hasana:

Mokhahlelo o sa fetoheng β e ka ba nomoro ea 'nete feela kapa nomoro e inahaneloang feela. Haeba β e le 'nete ka botlalo ka har'a moeli oa maqhubu, ho na le lebanta la ho feta ka har'a moeli oa maqhubu ka lebaka la boemo ba γ=jβ. Ka lehlakoreng le leng, haeba β e le nomoro e inahaneloang feela ka har'a moeli oa maqhubu, ho na le lebanta la ho emisa ka har'a moeli oa maqhubu ka lebaka la boemo ba γ=α. Lebanta lena la ho emisa le ikhetha ho CRLH-TL 'me ha le eo ho PRH-TL kapa PLH-TL. Litšoantšo tsa 2 (a), (b), le (c) li bontša li-curve tsa ho hasana (ke hore, kamano ea ω - β) ea PRH-TL, PLH-TL, le CRLH-TL, ka ho latellana. Ho latela li-curve tsa ho hasana, lebelo la sehlopha (vg=∂ω/∂β) le lebelo la mohato (vp=ω/β) la mola oa phetisetso li ka fumanoa le ho hakanngoa. Bakeng sa PRH-TL, ho ka boela ha nahanoa ho tsoa lebanta la hore vg le vp li bapile (ke hore, vpvg>0). Bakeng sa PLH-TL, mothapo o bontsha hore vg le vp ha di bapane (ke hore, vpvg<0). Mothapo o hasaneng wa CRLH-TL o boetse o bontsha boteng ba sebaka sa LH (ke hore, vpvg <0) le sebaka sa RH (ke hore, vpvg > 0). Jwalo ka ha ho ka bonwa ho Setšoantšo sa 2(c), bakeng sa CRLH-TL, haeba γ e le nomoro ya nnete e hlwekileng, ho na le sehlopha sa ho emisa.

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

Hangata, letoto le di-resonance tse bapileng tsa CRLH-TL di fapane, e leng boemo bo sa leka-lekanang. Leha ho le jwalo, ha maqhubu a letoto le di-resonance tse bapileng a tshwana, ho bitswa boemo bo bapileng, mme mohlala wa potoloho e lekanang o hlahiswang o bontshwa ho Setshwantsho sa 3(a).

Setšoantšo sa 3. Mohlala oa potoloho le mothapo oa ho hasana oa mohala oa phetisetso o kopantsoeng ka letsoho le letšehali

Ha maqhubu a ntse a eketseha, litšobotsi tsa ho hasana ha CRLH-TL lia eketseha butle-butle. Sena se bakoa ke hore lebelo la mokhahlelo (ke hore, vp=ω/β) le itšetleha haholo ka maqhubu. Maqhubung a tlase, CRLH-TL e laoloa ke LH, ha maqhubung a phahameng, CRLH-TL e laoloa ke RH. Sena se bontša mofuta o habeli oa CRLH-TL. Setšoantšo sa ho hasana ha CRLH-TL se leka-lekaneng se bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3(b). Joalokaha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3(b), phetoho ho tloha ho LH ho ea ho RH e etsahala ho:

Moo ω0 e leng maqhubu a phetoho. Ka hona, tabeng e leka-lekaneng, phetoho e boreleli e etsahala ho tloha ho LH ho ea ho RH hobane γ ke nomoro e inahaneloang feela. Ka hona, ha ho na lebanta la ho emisa bakeng sa ho hasana ha CRLH-TL ho leka-lekaneng. Le hoja β e le lefela ho ω0 (e sa feleng ha e bapisoa le bolelele ba leqhubu bo tataisoang, ke hore, λg=2π/|β|), leqhubu le ntse le ata hobane vg ho ω0 ha se lefela. Ka ho tšoanang, ho ω0, phetoho ea mohato ke lefela bakeng sa TL ea bolelele ba d (ke hore, φ= - βd=0). Tsoelo-pele ea mohato (ke hore, φ>0) e etsahala mofuteng oa maqhubu a LH (ke hore, ω<ω0), 'me ho lieha ha mohato (ke hore, φ<0) ho etsahala mofuteng oa maqhubu a RH (ke hore, ω>ω0). Bakeng sa TL ea CRLH, pherekano e ikhethang e hlalosoa ka tsela e latelang:

Moo ZL le ZR e leng di-impedances tsa PLH le PRH, ka ho latellana. Bakeng sa nyeoe e sa leka-lekanang, impedance e ipapisitseng le maqhubu. Tekanyo e ka hodimo e bontsha hore nyeoe e leka-lekanang ha e itshetlehe hodima maqhubu, kahoo e ka ba le papiso e pharaletseng ya bandwidth. Tekanyo ya TL e fumanweng ka hodimo e tshwana le diparamitha tse kopanyang tse hlalosang thepa ya CRLH. Tekanyo ya ho ata ha TL ke γ=jβ=Sqrt(ZY). Ka lebaka la ho ata ha thepa (β=ω x Sqrt(εμ)), equation e latelang e ka fumanwa:

Ka ho tšoanang, phetiso e ikhethang ea TL, ke hore, Z0=Sqrt(ZY), e tšoana le phetiso e ikhethang ea thepa, ke hore, η=Sqrt(μ/ε), e hlalositsoeng ka tsela e latelang:

Tekanyo ya refractive ya CRLH-TL e leka-lekaneng le e sa leka-lekaneng (ke hore, n = cβ/ω) e bontshitswe ho Setshwantsho sa 4. Ho Setshwantsho sa 4, index ya refractive ya CRLH-TL moeding wa yona wa LH e mpe mme index ya refractive moeding wa yona wa RH e ntle.

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

1. Marangrang a LC
Ka ho hlakola lisele tsa LC tsa bandpass tse bontšitsoeng ho Setšoantšo sa 5(a), CRLH-TL e tloaelehileng e nang le ho lekana ho sebetsang ha bolelele ba d e ka hahuoa nako le nako kapa eseng nako le nako. Ka kakaretso, e le ho netefatsa boiketlo ba ho bala le ho hlahisa CRLH-TL, potoloho e hloka ho ba nako le nako. Ha e bapisoa le mohlala oa Setšoantšo sa 1(c), sele ea potoloho ea Setšoantšo sa 5(a) ha e na boholo 'me bolelele ba' mele bo bonyenyane haholo (ke hore, Δz ka limithara). Ha ho nahanoa ka bolelele ba eona ba motlakase θ=Δφ (rad), mohato oa sele ea LC o ka hlahisoa. Leha ho le joalo, e le hore ho ka hlokomeloa inductance le capacitance e sebelisitsoeng, bolelele ba 'mele p bo hloka ho thehoa. Khetho ea theknoloji ea ts'ebeliso (joalo ka microstrip, coplanar waveguide, likarolo tsa ho kenya holim'a metsi, jj.) e tla ama boholo ba 'mele ba sele ea LC. Sele ea LC ea Setšoantšo sa 5(a) e tšoana le mohlala o nyolohang oa Setšoantšo sa 1(c), 'me moeli oa eona p=Δz→0. Ho ya ka boemo ba ho tshwana p→0 ho Setshwantsho sa 5(b), TL e ka hahuwa (ka ho ntsha disele tsa LC) e lekanang le CRLH-TL e lekanang hantle e nang le bolelele ba d, e le hore TL e bonahale e tshwana le maqhubu a motlakase.

Setšoantšo sa 5 CRLH TL e ipapisitse le marang-rang a LC.

Bakeng sa sele ea LC, ha ho nahanoa ka maemo a moeli oa nako le nako (li-PBC) tse tšoanang le khopolo-taba ea Bloch-Floquet, kamano ea ho hasana ha sele ea LC e pakoa le ho hlahisoa ka tsela e latelang:

Impedance ea letoto (Z) le shunt admittance (Y) ea sele ea LC li khethoa ke li-equation tse latelang:

Kaha bolelele ba motlakase ba potoloho ea yuniti ea LC bo bonyenyane haholo, khakanyo ea Taylor e ka sebelisoa ho fumana:

2. Ho kenya tshebetsong ka sebopeho
Karolong e fetileng, marangrang a LC a ho hlahisa CRLH-TL a se a tšohliloe. Marangrang a joalo a LC a ka etsoa feela ka ho amohela likarolo tsa 'mele tse ka hlahisang capacitance e hlokahalang (CR le CL) le inductance (LR le LL). Lilemong tsa morao tjena, ts'ebeliso ea likarolo tsa chip tsa theknoloji ea surface mount (SMT) kapa likarolo tse ajoang e hohetse thahasello e kholo. Microstrip, stripline, coplanar waveguide kapa mahlale a mang a tšoanang a ka sebelisoa ho phethahatsa likarolo tse ajoang. Ho na le lintlha tse ngata tseo u lokelang ho li nahana ha u khetha li-chips tsa SMT kapa likarolo tse ajoang. Meaho ea CRLH e thehiloeng ho SMT e atile haholo ebile e bonolo ho e kenya tšebetsong mabapi le tlhahlobo le moralo. Sena se bakoa ke ho fumaneha ha likarolo tsa chip tsa SMT tse seng shelefong, tse sa hlokeng ntlafatso le tlhahiso ha li bapisoa le likarolo tse ajoang. Leha ho le joalo, ho fumaneha ha likarolo tsa SMT ho hasane, 'me hangata li sebetsa feela maqhubung a tlase (ke hore, 3-6GHz). Ka hona, meaho ea CRLH e thehiloeng ho SMT e na le mekhahlelo e fokolang ea maqhubu a ts'ebetso le litšobotsi tse itseng tsa mohato. 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 bonoa ka mela ea capacitance ea dijithale le ea potoloho e khuts'oane, e etsang letoto la capacitance CL le parallel inductance LL ea LH ka ho latellana. Capacitance pakeng tsa mola le GND e nkoa e le RH capacitance CR, 'me inductance e hlahisoang ke flux ea makenete e entsoeng ke phallo ea hona joale sebopehong sa interdigital e nkoa e le RH inductance LR.