2. Applicatio MTM-TL in Systematibus Antennarum
Haec sectio in TLs artificialibus metamaterialibus et quibusdam applicationibus earum communissimis et pertinentissimis ad varias structuras antennarum efficiendas cum pretio humili, fabricatione facili, miniaturizatione, lata capacitate transmissionis, alto amplificatione et efficacia, facultate perscrutationis latae distantiae et profilo humili versabitur. Hae infra tractantur.
1. Antennae latae frequentiae et multifrequentiae
In linea transmissionis typica longitudinis l, cum frequentia angularis ω₀ data est, longitudo electrica (vel phasis) lineae transmissionis hoc modo calculari potest:
Ubi vp celeritatem phasis lineae transmissionis repraesentat. Ut ex supradictis videri potest, latitudo frequentiae arcte congruit cum mora gregis, quae est derivativum φ respectu frequentiae. Ergo, cum longitudo lineae transmissionis brevior fit, latitudo frequentiae etiam latior fit. Aliis verbis, relatio inversa est inter latitudinem frequentiae et phasim fundamentalem lineae transmissionis, quae designio specifico est. Hoc demonstrat in circuitibus distributis traditis, latitudinem frequentiae operativam non facilem esse ad moderandum. Hoc attribui potest limitationibus linearum transmissionis traditarum secundum gradus libertatis. Attamen, elementa onerandi permittunt ut parametri additionales in TL metamaterialibus adhibeantur, et responsio phasis ad certum gradum moderari potest. Ad latitudinem frequentiae augendam, necesse est similem inclinationem prope frequentiam operativam characteristicarum dispersionis habere. TL metamaterialis artificialis hoc propositum consequi potest. Hac methodo innixa, multae methodi ad latitudinem frequentiae antennarum augendam in articulo proponuntur. Eruditi duas antennas latas frequentiae, resonatores anulorum divisorum onustas, designaverunt et fabricaverunt (vide Figuram 7). Resultata in Figura 7 demonstrata ostendunt, post onerationem resonatoris anuli divisi antenna monopoli consueta, modum frequentiae resonantiae humilis excitari. Magnitudo resonatoris anuli divisi optimizata est ut resonantia proxima resonantiae antennae monopoli obtineatur. Resultata ostendunt, cum duae resonantiae congruunt, proprietates latitudinis frequentiae et radiationis antennae augeri. Longitudo et latitudo antennae monopoli sunt 0.25λ₀×0.11λ₀ et 0.25λ₀×0.21λ₀ (4GHz) respective, et longitudo et latitudo antennae monopoli resonatore anuli divisi onustae sunt 0.29λ₀×0.21λ₀ (2.9GHz) respective. Pro antenna consueta formae F et antenna formae T sine resonatore anuli diviso, maximum lucrum et efficacia radiationis in banda 5GHz mensa sunt 3.6dBi - 78.5% et 3.9dBi - 80.2% respective. Pro antenna resonatore anulari diviso onusta, hi parametri sunt 4dBi - 81.2% et 4.4dBi - 83% respective in banda 6GHz. Implementando resonatorem anularem divisum ut onus adaptans in antenna monopolaria, bandae 2.9GHz ~ 6.41GHz et 2.6GHz ~ 6.6GHz sustineri possunt, quae fractionalibus latitudinibus 75.4% et ~87% respective respondent. Haec eventa ostendunt latitudinem mensurae circiter 2.4 vicibus et 2.11 vicibus augeri comparata cum antennis monopolariis traditionalibus magnitudinis circiter fixae.
Figura 7. Duae antennae latae bandae resonantibus anulariis divisis onustae.
Ut in Figura VIII demonstratur, experimenta antennae compactae monopoli impressae demonstrantur. Cum S11≤- 10 dB, latitudo operativa est 185% (0.115-2.90 GHz), et ad 1.45 GHz, amplificatio maxima et efficientia radiationis sunt 2.35 dBi et 78.8% respective. Dispositio antennae similis est structurae laminae triangularis dorso ad dorsum, quae a divisore potentiae curvilineo alimentatur. GND truncatum continet stipitem centralem sub alimentatore positum, et quattuor anuli resonantes aperti circum eum distribuuntur, qui latitudinem antennae amplificant. Antenna fere omnidirectionaliter radiat, maximam partem bandarum VHF et S, et omnes bandas UHF et L tegens. Magnitudo physica antennae est 48.32×43.72×0.8 mm3, et magnitudo electrica est 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0. Commoda magnitudinis parvae et sumptus humilis habet, et prospectus applicationis potentiales in systematibus communicationis sine filo latae bandae praebet.
Figura VIII: Antenna monopolaria resonatore anulari fissō onusta.
Figura 9 structuram antennae planarem ostendit, constantem ex duobus paribus filorum meandriforme inter se conexorum, per duas vias ad planum terrae formae T truncatum conexorum. Magnitudo antennae est 38.5×36.6 mm2 (0.070λ₀×0.067λ₀), ubi λ₀ est longitudo undae in spatio libero 0.55 GHz. Antenna omnidirectionaliter in plano E in banda frequentiae operativae 0.55 ~ 3.85 GHz radiat, cum amplificatione maxima 5.5dBi ad 2.35GHz et efficacia 90.1%. Hae proprietates antennam propositam aptam reddunt variis applicationibus, inter quas UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi et Bluetooth.
Fig. 9 Structura antennae planae proposita.
2. Antenna Undae Permeabiles (LWA)
Nova antenna undarum permeabilium una ex praecipuis applicationibus est ad TL metamaterialem artificialem efficiendum. Pro antennis undarum permeabilium, effectus constantis phasis β in angulum radiationis (θm) et latitudinem maximam fasciculi (Δθ) est ut sequitur:
L est longitudo antennae, k₀ est numerus undae in spatio vacuo, et λ₀ est longitudo undae in spatio vacuo. Nota radiationem occurrere tantum cum |β|
3. Antenna resonatoris ordinis zero
Proprietas singularis metamateriae CRLH est quod β potest esse 0 cum frequentia non est aequalis zero. Hac proprietate innixa, novus resonator ordinis zero (ZOR) generari potest. Cum β est zero, nulla mutatio phasis in toto resonatore fit. Hoc quia constans mutationis phasis φ = -βd = 0 est. Praeterea, resonantia solum ab onere reactivo pendet et est independens a longitudine structurae. Figura 10 ostendit antennam propositam fabricatam esse applicando duas et tres unitates cum forma E, et magnitudinem totalem esse 0.017λ₂ × 0.006λ₂ × 0.001λ₂ et 0.028λ₂ × 0.008λ₂ × 0.001λ₂, respective, ubi λ₂ repraesentat longitudinem undae spatii liberi ad frequentias operativas 500 MHz et 650 MHz, respective. Antenna operatur frequentiis 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) et 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), cum latitudinibus relativis 91.9% et 96.0%. Praeter notas parvae magnitudinis et latae latitudinis, lucrum et efficacia antennarum primae et secundae sunt 5.3dBi et 85% (1GHz) et 5.7dBi et 90% (1.4GHz), respective.
Fig. 10 Structurae antennarum duplicis-E et triplicis-E propositae.
4. Antenna fissurae
Methodus simplex proposita est ad aperturam antennae CRLH-MTM amplificandam, sed magnitudo antennae eius paene immutata manet. Ut in Figura XI demonstratur, antenna unitates CRLH verticaliter inter se stratas continet, quae segmenta et lineas meandriformes continent, et fissura S-formata in segmento est. Antenna a stipite adaptatorio CPW alimentatur, et magnitudo eius est 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm, quod respondet 0.204λ₀×0.375λ₀×0.018λ₀, ubi λ₀ (3.5GHz) longitudinem undae spatii liberi repraesentat. Resultata ostendunt antennam in banda frequentiae 0.85-7.90GHz operari, et latitudinem frequentiae operativae eius esse 161.14%. Maxima radiationis amplificatio et efficacia antennae apparent ad 3.5GHz, quae sunt 5.12dBi et ~80%, respective.
Fig. 11 Antenna fissurae CRLH MTM proposita.
Ut plura de antennis discas, quaeso visita:
Tempus publicationis: XXX Augusti, MMXXIV
