I. Kirish
Metamateriallarni tabiiy ravishda mavjud bo'lmagan ma'lum elektromagnit xususiyatlarni ishlab chiqarish uchun sun'iy ravishda ishlab chiqilgan tuzilmalar sifatida tasvirlash mumkin. Salbiy o'tkazuvchanlik va salbiy o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan metamateriallar chap qo'l metamateriallari (LHM) deb ataladi. LHMlar ilmiy va muhandislik jamiyatlarida keng o'rganilgan. 2003 yilda LHMlar Science jurnali tomonidan zamonaviy davrning eng yaxshi o'nta ilmiy yutuqlaridan biri deb topildi. LHMlarning noyob xususiyatlaridan foydalangan holda yangi ilovalar, tushunchalar va qurilmalar ishlab chiqilgan. Elektr uzatish liniyasi (TL) yondashuvi samarali dizayn usuli bo'lib, u LHM tamoyillarini ham tahlil qilishi mumkin. An'anaviy TL'lar bilan solishtirganda, metamaterial TL'larning eng muhim xususiyati TL parametrlarining (tarqalish doimiysi) va xarakterli empedansning boshqarilishidir. Metamaterial TL parametrlarining boshqarilishi yanada ixcham o'lchamli, yuqori unumdorlik va yangi funktsiyalarga ega antenna tuzilmalarini loyihalash uchun yangi g'oyalarni taqdim etadi. Shakl 1 (a), (b) va (c) sof o'ng uzatish liniyasi (PRH), sof chap uzatish liniyasi (PLH) va kompozit chap-o'ng uzatish liniyasining yo'qotishsiz sxema modellarini ko'rsatadi. CRLH), mos ravishda. Shakl 1 (a) da ko'rsatilganidek, PRH TL ekvivalent sxemasi modeli odatda ketma-ket indüktans va shunt sig'imining kombinatsiyasi hisoblanadi. Shakl 1 (b) da ko'rsatilganidek, PLH TL sxemasi modeli manevr indüktansı va ketma-ket sig'imning birikmasidir. Amaliy ilovalarda PLH sxemasini amalga oshirish mumkin emas. Bu muqarrar parazit seriyali indüktans va shunt sig'im ta'siriga bog'liq. Shuning uchun, hozirgi vaqtda amalga oshirilishi mumkin bo'lgan chap qo'l uzatish liniyasining xarakteristikalari 1 (c)-rasmda ko'rsatilganidek, barcha kompozit chap va o'ng qo'lli tuzilmalardir.
1-rasm Turli elektr uzatish liniyalari sxemasi modellari
Elektr uzatish liniyasining (TL) tarqalish konstantasi (g) quyidagicha hisoblanadi: g=a+jb=Sqrt(ZY), bunda Y va Z mos ravishda kirish va empedansni ifodalaydi. CRLH-TL ni hisobga olgan holda, Z va Y quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Yagona CRLH TL quyidagi dispersiya munosabatiga ega bo'ladi:
Faza doimiysi b sof haqiqiy son yoki sof xayoliy son bo'lishi mumkin. Agar b chastota diapazonida to'liq real bo'lsa, g=jb sharti tufayli chastota diapazonida o'tish diapazoni mavjud. Boshqa tomondan, agar b chastota diapazonidagi sof xayoliy son bo'lsa, g=a sharti tufayli chastota diapazonida to'xtash chizig'i mavjud. Ushbu to'xtash chizig'i CRLH-TL uchun xos bo'lib, PRH-TL yoki PLH-TLda mavjud emas. 2 (a), (b) va (c) rasmlarda mos ravishda PRH-TL, PLH-TL va CRLH-TL ning dispersiya egri chiziqlari (ya'ni, ō - b munosabatlari) ko'rsatilgan. Dispersiya egri chiziqlariga asoslanib, uzatish liniyasining guruh tezligi (vg=∂ō/∂b) va faza tezligi (vp=ō/b) olinishi va baholanishi mumkin. PRH-TL uchun egri chiziqdan vg va vp parallel (ya'ni, vpvg>0) ekanligini ham xulosa qilish mumkin. PLH-TL uchun egri chiziq vg va vp parallel emasligini ko'rsatadi (ya'ni, vpvg<0). CRLH-TL ning dispersiya egri chizig'i LH mintaqasining (ya'ni, vpvg < 0) va RH mintaqasining (ya'ni, vpvg > 0) mavjudligini ham ko'rsatadi. 2(c)-rasmdan ko'rinib turibdiki, CRLH-TL uchun, agar g sof haqiqiy son bo'lsa, to'xtash zonasi mavjud.
2-rasm Turli uzatish liniyalarining dispersiya egri chiziqlari
Odatda, CRLH-TL ning ketma-ket va parallel rezonanslari har xil bo'lib, bu muvozanatsiz holat deb ataladi. Biroq, ketma-ket va parallel rezonans chastotalari bir xil bo'lsa, u muvozanatlashgan holat deb ataladi va natijada olingan soddalashtirilgan ekvivalent sxema modeli 3 (a) shaklda ko'rsatilgan.
3-rasm Kompozit chap uzatish liniyasining sxema modeli va dispersiya egri chizig'i
Chastotaning oshishi bilan CRLH-TL ning dispersiya xususiyatlari asta-sekin o'sib boradi. Buning sababi shundaki, faza tezligi (ya'ni, vp=ō/b) tobora chastotaga bog'liq bo'ladi. Past chastotalarda CRLH-TLda LH ustunlik qiladi, yuqori chastotalarda esa CRLH-TLda RH ustunlik qiladi. Bu CRLH-TLning ikki tomonlama tabiatini tasvirlaydi. Muvozanat CRLH-TL dispersiya diagrammasi 3(b)-rasmda ko'rsatilgan. 3(b)-rasmda ko'rsatilganidek, LH dan RH ga o'tish quyidagi hollarda sodir bo'ladi:
Bu erda ō0 - o'tish chastotasi. Shuning uchun, muvozanatli holatda, LH dan RH ga silliq o'tish sodir bo'ladi, chunki g sof xayoliy sondir. Shuning uchun muvozanatli CRLH-TL dispersiyasi uchun to'xtash chizig'i yo'q. ō0 da b nolga teng bo'lsa ham (boshqariladigan to'lqin uzunligiga nisbatan cheksiz, ya'ni lg=2p/|b|), to'lqin baribir tarqaladi, chunki ō0 da vg nolga teng emas. Xuddi shunday, ō0 da d uzunlikdagi TL uchun fazalar siljishi nolga teng (ya'ni, ph= - bd=0). Fazalar avj olishi (ya'ni, ph>0) LH chastota diapazonida (ya'ni, ō<ō0), fazaning kechikishi (ya'ni, ph<0) RH chastota diapazonida (ya'ni, ō>ō0) sodir bo'ladi. CRLH TL uchun xarakteristik empedans quyidagicha tavsiflanadi:
Bu erda ZL va ZR mos ravishda PLH va PRH impedanslari. Balanssiz holat uchun xarakterli impedans chastotaga bog'liq. Yuqoridagi tenglama shuni ko'rsatadiki, muvozanatli holat chastotaga bog'liq emas, shuning uchun u keng tarmoqli kengligi mos kelishi mumkin. Yuqorida olingan TL tenglamasi CRLH materialini belgilaydigan konstitutsiyaviy parametrlarga o'xshaydi. TL ning tarqalish konstantasi g=jb=Sqrt(ZY) ga teng. Materialning tarqalish konstantasini (b=ʼn x Sqrt(em)) hisobga olib, quyidagi tenglamani olish mumkin:
Xuddi shunday, TL ning xarakteristik empedansi, ya'ni Z0=Sqrt(ZY) materialning xarakteristik empedansiga o'xshaydi, ya'ni ē=Sqrt(m/e), u quyidagicha ifodalanadi:
Balanslangan va muvozanatsiz CRLH-TL ning sindirish ko'rsatkichi (ya'ni, n = cb/ō) 4-rasmda ko'rsatilgan. 4-rasmda CRLH-TL ning LH diapazonidagi sinishi ko'rsatkichi manfiy va RHdagi sinishi ko'rsatkichi. diapazon ijobiydir.
4-rasm Balanslangan va muvozanatsiz CRLH TL larining odatiy sinishi ko'rsatkichlari.
1. LC tarmog'i
Shakl 5 (a) da ko'rsatilgan tarmoqli o'tkazuvchan LC hujayralarini kaskadlash orqali d uzunligining samarali bir xilligiga ega tipik CRLH-TL davriy yoki davriy bo'lmagan holda tuzilishi mumkin. Umuman olganda, CRLH-TL ni hisoblash va ishlab chiqarish qulayligini ta'minlash uchun sxema davriy bo'lishi kerak. 1(c)-rasmdagi model bilan solishtirganda, 5(a)-rasmdagi sxema katakchasi o'lchamga ega emas va jismoniy uzunligi cheksiz kichik (ya'ni, metrlarda Dz). Uning elektr uzunligi th=Dph (rad) ni hisobga olgan holda LC hujayraning fazasini ifodalash mumkin. Biroq, qo'llaniladigan indüktans va sig'imni haqiqatda amalga oshirish uchun jismoniy uzunlik p ni o'rnatish kerak. Qo'llash texnologiyasini tanlash (mikrostrip, koplanar to'lqin qo'llanmasi, sirt o'rnatish komponentlari va boshqalar) LC hujayraning jismoniy hajmiga ta'sir qiladi. 5(a)-rasmdagi LC yacheyka 1(c)-rasmdagi o'sish modeliga o'xshaydi va uning chegarasi p=Dz→0. 5(b)-rasmdagi p→0 bir xillik shartiga ko'ra, TL elektromagnit to'lqinlar uchun bir xil ko'rinishi uchun uzunligi d bo'lgan ideal bir xil CRLH-TLga ekvivalent bo'lgan TLni (LC katakchalarini kaskadlash orqali) qurish mumkin.
5-rasm LC tarmog'iga asoslangan CRLH TL.
LC hujayra uchun, Bloch-Floquet teoremasiga o'xshash davriy chegara shartlarini (PBCs) hisobga olgan holda, LC hujayraning dispersiya munosabati isbotlanadi va quyidagicha ifodalanadi:
LC xujayrasining ketma-ket empedansi (Z) va shunt o'tkazuvchanligi (Y) quyidagi tenglamalar bilan aniqlanadi:
Birlik LC zanjirining elektr uzunligi juda kichik bo'lganligi sababli, Teylor yaqinlashuvidan foydalanish mumkin:
2. Jismoniy amalga oshirish
Oldingi bo'limda CRLH-TL yaratish uchun LC tarmog'i muhokama qilindi. Bunday LC tarmoqlarini faqat kerakli sig'im (CR va CL) va indüktans (LR va LL) ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan jismoniy komponentlarni qabul qilish orqali amalga oshirish mumkin. So'nggi yillarda sirt o'rnatish texnologiyasi (SMT) chip komponentlarini yoki taqsimlangan komponentlarni qo'llash katta qiziqish uyg'otdi. Tarqalgan komponentlarni amalga oshirish uchun mikrostrip, chiziqli chiziq, koplanar to'lqin yo'riqnomasi yoki boshqa shunga o'xshash texnologiyalardan foydalanish mumkin. SMT chiplari yoki taqsimlangan komponentlarni tanlashda ko'plab omillarni hisobga olish kerak. SMT asosidagi CRLH tuzilmalari tahlil va dizayn nuqtai nazaridan keng tarqalgan va amalga oshirish osonroq. Buning sababi, tarqatilgan komponentlarga nisbatan qayta qurish va ishlab chiqarishni talab qilmaydigan, tayyor SMT chip komponentlarining mavjudligi. Biroq, SMT komponentlarining mavjudligi tarqoq va ular odatda faqat past chastotalarda (ya'ni, 3-6 GGts) ishlaydi. Shuning uchun, SMT-ga asoslangan CRLH tuzilmalari cheklangan ish chastotalari diapazonlariga va o'ziga xos faza xususiyatlariga ega. Masalan, radiatsiyaviy dasturlarda SMT chip komponentlari amalga oshirilmasligi mumkin. 6-rasmda CRLH-TL asosida taqsimlangan tuzilma ko'rsatilgan. Struktura interdigital sig'im va qisqa tutashuv chiziqlari orqali amalga oshiriladi, bu LH ning ketma-ket sig'imi CL va parallel indüktans LL ni tashkil qiladi. Chiziq va GND o'rtasidagi sig'im RH sig'imi CR deb qabul qilinadi va interdigital strukturadagi oqim oqimidan hosil bo'lgan magnit oqim tomonidan hosil qilingan indüktans RH indüktansı LR deb hisoblanadi.
Shakl 6 Interdigital kondensatorlar va qisqa chiziqli induktorlardan tashkil topgan bir o'lchovli mikrostrip CRLH TL.
Antennalar haqida ko'proq ma'lumot olish uchun tashrif buyuring:
Yuborilgan vaqt: 23-avgust 2024-yil
