၂။ အင်တင်နာစနစ်များတွင် MTM-TL ကို အသုံးချခြင်း
ဤအပိုင်းတွင် ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးခြင်း၊ ထုတ်လုပ်မှုလွယ်ကူခြင်း၊ သေးငယ်ခြင်း၊ bandwidth ကျယ်ပြန့်ခြင်း၊ gain မြင့်မားခြင်းနှင့် ထိရောက်မှု၊ wide range scanning စွမ်းရည်နှင့် low profile ရှိသော antenna structure အမျိုးမျိုးကို အကောင်အထည်ဖော်ရန်အတွက် artificial metamaterial TL များနှင့် ၎င်းတို့၏ အသုံးအများဆုံးနှင့် သက်ဆိုင်ရာ application အချို့ကို အဓိကထားပါမည်။ ၎င်းတို့ကို အောက်တွင် ဆွေးနွေးပါမည်။
၁။ Broadband နှင့် multi-frequency အင်တင်နာများ
l အလျားရှိသော ပုံမှန် TL တွင်၊ ထောင့်ကြိမ်နှုန်း ω0 ကို ပေးသောအခါ၊ ထုတ်လွှင့်လိုင်း၏ လျှပ်စစ်အလျား (သို့မဟုတ် အဆင့်) ကို အောက်ပါအတိုင်း တွက်ချက်နိုင်သည်-
vp သည် transmission line ၏ phase velocity ကိုကိုယ်စားပြုသည်။ အထက်ဖော်ပြပါအတိုင်း bandwidth သည် frequency နှင့် ပတ်သက်၍ φ ၏ derivative ဖြစ်သော group delay နှင့် နီးကပ်စွာကိုက်ညီသည်။ ထို့ကြောင့် transmission line အရှည်တိုလာသည်နှင့်အမျှ bandwidth လည်းပိုကျယ်လာသည်။ တစ်နည်းအားဖြင့် bandwidth နှင့် transmission line ၏ fundamental phase အကြား inverse relationship ရှိပြီး ၎င်းသည် design specific ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် traditional distributed circuits များတွင် operating bandwidth ကိုထိန်းချုပ်ရန်မလွယ်ကူကြောင်းပြသသည်။ ၎င်းကို traditional transmission lines များ၏ degree of freedom ကန့်သတ်ချက်များကြောင့်ဟုသတ်မှတ်နိုင်သည်။ သို့သော် loading element များသည် metamaterial TLs တွင် parameter များကိုထပ်မံအသုံးပြုနိုင်စေပြီး phase response ကိုအတိုင်းအတာတစ်ခုအထိထိန်းချုပ်နိုင်သည်။ bandwidth ကိုတိုးမြှင့်ရန်အတွက် dispersion characteristics ၏ operating frequency အနီးတွင်ဆင်တူသော slope ရှိရန်လိုအပ်သည်။ Artificial metamaterial TL သည်ဤရည်မှန်းချက်ကိုအောင်မြင်နိုင်သည်။ ဤချဉ်းကပ်မှုအပေါ်အခြေခံ၍ antenna များ၏ bandwidth ကိုမြှင့်တင်ရန်နည်းလမ်းများစွာကိုစာတမ်းတွင်အဆိုပြုထားသည်။ ပညာရှင်များသည် split ring resonator များထည့်သွင်းထားသော broadband antenna နှစ်ခုကိုဒီဇိုင်းထုတ်ပြီးတည်ဆောက်ထားသည် (ပုံ ၇ ကိုကြည့်ပါ)။ ပုံ ၇ တွင်ပြထားသောရလဒ်များအရ split ring resonator ကို ရိုးရာ monopole antenna ဖြင့် load လုပ်ပြီးနောက် low resonant frequency mode ကို excite လုပ်ကြောင်းပြသထားသည်။ split ring resonator ၏အရွယ်အစားကို monopole antenna နှင့်နီးစပ်သော resonance ရရှိရန် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသည်။ resonance နှစ်ခုထပ်တူကျသောအခါ antenna ၏ bandwidth နှင့် radiation ဝိသေသလက္ခဏာများတိုးလာကြောင်းရလဒ်များကပြသသည်။ monopole antenna ၏အရှည်နှင့်အနံမှာ အသီးသီး 0.25λ0×0.11λ0 နှင့် 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz) ဖြစ်ပြီး split ring resonator တပ်ဆင်ထားသော monopole antenna ၏အရှည်နှင့်အနံမှာ အသီးသီး 0.29λ0×0.21λ0 (2.9GHz) ဖြစ်သည်။ split ring resonator မပါသော ရိုးရာ F-shaped antenna နှင့် T-shaped antenna အတွက် 5GHz band တွင်တိုင်းတာထားသော အမြင့်ဆုံး gain နှင့် radiation efficiency မှာ အသီးသီး 3.6dBi - 78.5% နှင့် 3.9dBi - 80.2% ဖြစ်သည်။ split ring resonator တပ်ဆင်ထားသော အင်တင်နာအတွက်၊ ဤ parameters များသည် 6GHz band တွင် အသီးသီး 4dBi - 81.2% နှင့် 4.4dBi - 83% ဖြစ်သည်။ monopole အင်တင်နာပေါ်တွင် matching load အဖြစ် split ring resonator ကို အကောင်အထည်ဖော်ခြင်းဖြင့်၊ 2.9GHz ~ 6.41GHz နှင့် 2.6GHz ~ 6.6GHz band များကို 75.4% နှင့် ~87% ၏ fractional bandwidth များနှင့် ကိုက်ညီစွာ ပံ့ပိုးပေးနိုင်ပါသည်။ ဤရလဒ်များက တိုင်းတာမှု bandwidth သည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် fixed size ရှိသော ရိုးရာ monopole အင်တင်နာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ၂.၄ ဆ နှင့် ၂.၁၁ ဆ တိုးတက်လာကြောင်း ပြသသည်။
ပုံ ၇။ split-ring resonator များ တင်ဆောင်ထားသော broadband အင်တင်နာနှစ်ခု။
ပုံ ၈ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသော ပုံနှိပ်ထားသော monopole အင်တင်နာ၏ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များကို ပြသထားသည်။ S11≤- 10 dB ဖြစ်သောအခါ၊ operating bandwidth သည် 185% (0.115-2.90 GHz) ဖြစ်ပြီး 1.45 GHz တွင် peak gain နှင့် radiation efficiency သည် 2.35 dBi နှင့် 78.8% အသီးသီးဖြစ်သည်။ အင်တင်နာ၏ အပြင်အဆင်သည် curvilinear power divider မှ ထောက်ပံ့ပေးသော back-to-back triangular sheet structure နှင့်ဆင်တူသည်။ truncated GND တွင် feeder အောက်တွင်ထားရှိသော central stub တစ်ခုပါရှိပြီး ၎င်းပတ်လည်တွင် open resonant ring လေးခုကို ဖြန့်ဝေထားပြီး အင်တင်နာ၏ bandwidth ကို ကျယ်စေသည်။ အင်တင်နာသည် VHF နှင့် S band အများစုနှင့် UHF နှင့် L band အားလုံးကို လွှမ်းခြုံထားသော omnidirectional နီးပါး ထုတ်လွှင့်သည်။ အင်တင်နာ၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအရွယ်အစားမှာ 48.32×43.72×0.8 mm3 ဖြစ်ပြီး electrical အရွယ်အစားမှာ 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0 ဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် အရွယ်အစားသေးငယ်ခြင်းနှင့် ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးခြင်း၏ အားသာချက်များရှိပြီး broadband wireless ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင် အသုံးချမှုအလားအလာများရှိသည်။
ပုံ ၈: split ring resonator တင်ထားသော Monopole အင်တင်နာ။
ပုံ ၉ တွင် လမ်းကြောင်းနှစ်ခုမှတစ်ဆင့် ချွန်ထက်သော T-ပုံသဏ္ဍာန် မြေပြင်မျက်နှာပြင်သို့ ချိတ်ဆက်ထားသော အပြန်အလှန်ချိတ်ဆက်ထားသော လှိုင်းတွန့်နှစ်ခုပါသည့် planar antenna တည်ဆောက်ပုံကို ပြသထားသည်။ antenna အရွယ်အစားမှာ 38.5×36.6 mm2 (0.070λ0×0.067λ0) ဖြစ်ပြီး၊ λ0 သည် 0.55 GHz ၏ free space wavelength ဖြစ်သည်။ antenna သည် 0.55 ~ 3.85 GHz operating frequency band တွင် E-plane တွင် omnidirectional ဖြင့် ထုတ်လွှင့်ပြီး 2.35GHz တွင် အများဆုံး gain 5.5dBi နှင့် 90.1% efficiency ရှိသည်။ ဤအင်္ဂါရပ်များကြောင့် အဆိုပြုထားသော antenna ကို UHF RFID၊ GSM 900၊ GPS၊ KPCS၊ DCS၊ IMT-2000၊ WiMAX၊ WiFi နှင့် Bluetooth အပါအဝင် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးအတွက် သင့်လျော်စေသည်။
ပုံ ၉။ အဆိုပြုထားသော ပြားချပ်အင်တင်နာဖွဲ့စည်းပုံ။
၂။ ယိုစိမ့်လှိုင်းအင်တင်နာ (LWA)
အတု metamaterial TL ကို အကောင်အထည်ဖော်ရန်အတွက် အသစ်ထွက်ရှိလာသော leaky wave antenna သည် အဓိကအသုံးချမှုများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ leaky wave antenna များအတွက်၊ phase constant β ၏ radiation angle (θm) နှင့် maximum beam width (Δθ) အပေါ် အကျိုးသက်ရောက်မှုမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။
L သည် အင်တင်နာ၏ အလျား၊ k0 သည် လစ်လပ်နေရာရှိ လှိုင်းနံပါတ် နှင့် λ0 သည် လစ်လပ်နေရာရှိ လှိုင်းအလျား ဖြစ်သည်။ ရောင်ခြည်သည် |β| ဖြစ်သည့်အခါတွင်သာ ဖြစ်ပေါ်ကြောင်း သတိပြုပါ။
၃။ သုည-အစီအစဥ် ပဲ့တင်သံ အင်တင်နာ
CRLH metamaterial ရဲ့ထူးခြားတဲ့ဂုဏ်သတ္တိတစ်ခုကတော့ frequency ဟာ သုညနဲ့မညီမျှတဲ့အခါ β ဟာ 0 ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။ ဒီဂုဏ်သတ္တိအပေါ်အခြေခံပြီး zero-order resonator (ZOR) အသစ်တစ်ခုကို ထုတ်ပေးနိုင်ပါတယ်။ β ဟာ သုညဖြစ်တဲ့အခါ resonator တစ်ခုလုံးမှာ phase shift မဖြစ်ပေါ်ပါဘူး။ အကြောင်းကတော့ phase shift constant φ = - βd = 0 ဖြစ်လို့ပါပဲ။ ထို့အပြင်၊ resonance ဟာ reactive load ပေါ်မှာသာမူတည်ပြီး structure ရဲ့အရှည်နဲ့မသက်ဆိုင်ပါဘူး။ Figure 10 မှာ အဆိုပြုထားတဲ့ antenna ကို E-shape နဲ့ unit နှစ်ခုနဲ့သုံးခုကို အသုံးပြုပြီး တည်ဆောက်ထားပြီး စုစုပေါင်းအရွယ်အစားက 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 နဲ့ 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0 အသီးသီးဖြစ်ပြီး λ0 ဟာ 500 MHz နဲ့ 650 MHz operating frequency တွေမှာ free space ရဲ့ wavelength ကိုကိုယ်စားပြုပါတယ်။ အင်တင်နာသည် 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) နှင့် 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) ကြိမ်နှုန်းများတွင် လုပ်ဆောင်ပြီး နှိုင်းရ bandwidth မှာ 91.9% နှင့် 96.0% ရှိသည်။ အရွယ်အစားသေးငယ်ခြင်းနှင့် bandwidth ကျယ်ပြန့်ခြင်း၏ ဝိသေသလက္ခဏာများအပြင်၊ ပထမနှင့် ဒုတိယအင်တင်နာများ၏ gain နှင့် efficiency မှာ အသီးသီး 5.3dBi နှင့် 85% (1GHz) နှင့် 5.7dBi နှင့် 90% (1.4GHz) တို့ဖြစ်သည်။
ပုံ ၁၀။ အဆိုပြုထားသော double-E နှင့် triple-E အင်တင်နာဖွဲ့စည်းပုံများ။
၄။ အပေါက် အင်တင်နာ
CRLH-MTM အင်တင်နာ၏ အပေါက်ကို ချဲ့ထွင်ရန် ရိုးရှင်းသောနည်းလမ်းတစ်ခုကို အဆိုပြုထားသော်လည်း ၎င်း၏ အင်တင်နာအရွယ်အစားမှာ မပြောင်းလဲသလောက်ဖြစ်သည်။ ရုပ်ပုံ ၁၁ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အင်တင်နာတွင် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ဒေါင်လိုက်စီထားသော CRLH ယူနစ်များပါဝင်ပြီး ၎င်းတို့တွင် patches များနှင့် meander မျဉ်းများပါဝင်ပြီး patch ပေါ်တွင် S-ပုံသဏ္ဍာန် slot တစ်ခုရှိသည်။ အင်တင်နာကို CPW ကိုက်ညီသော stub မှ ထောက်ပံ့ပေးထားပြီး ၎င်း၏အရွယ်အစားမှာ 17.5 mm × 32.15 mm × 1.6 mm ဖြစ်ပြီး 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0 နှင့် ကိုက်ညီပြီး λ0 (3.5GHz) သည် free space ၏ wavelength ကို ကိုယ်စားပြုသည်။ ရလဒ်များအရ အင်တင်နာသည် 0.85-7.90GHz frequency band တွင် လည်ပတ်ပြီး ၎င်း၏ operating bandwidth မှာ 161.14% ရှိကြောင်း ပြသသည်။ အင်တင်နာ၏ အမြင့်ဆုံး radiation gain နှင့် efficiency မှာ 3.5GHz တွင် ပေါ်လာပြီး ၎င်းတို့မှာ အသီးသီး 5.12dBi နှင့် ~80% ဖြစ်သည်။
ပုံ ၁၁။ အဆိုပြုထားသော CRLH MTM slot အင်တင်နာ။
အင်တင်နာများအကြောင်း ပိုမိုလေ့လာရန်၊ ကျေးဇူးပြု၍ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုပါ-
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ သြဂုတ်လ ၃၀ ရက်
