I. ভূমিকা
মেটাম্যাটেরিয়ালগুলিকে কৃত্রিমভাবে ডিজাইন করা কাঠামো হিসেবে সবচেয়ে ভালোভাবে বর্ণনা করা যেতে পারে যা প্রাকৃতিকভাবে বিদ্যমান নয় এমন কিছু ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বৈশিষ্ট্য তৈরি করে। নেতিবাচক পারমিটিভিটি এবং নেতিবাচক ব্যাপ্তিযোগ্যতা সহ মেটাম্যাটেরিয়ালগুলিকে বাম-হাতি মেটাম্যাটেরিয়াল (LHM) বলা হয়। বৈজ্ঞানিক এবং প্রকৌশল সম্প্রদায়গুলিতে LHM-গুলি ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। 2003 সালে, সায়েন্স ম্যাগাজিন LHM-গুলিকে সমসাময়িক যুগের শীর্ষ দশটি বৈজ্ঞানিক সাফল্যের মধ্যে একটি হিসাবে নামকরণ করেছিল। LHM-গুলির অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলিকে কাজে লাগিয়ে নতুন অ্যাপ্লিকেশন, ধারণা এবং ডিভাইস তৈরি করা হয়েছে। ট্রান্সমিশন লাইন (TL) পদ্ধতি হল একটি কার্যকর নকশা পদ্ধতি যা LHM-গুলির নীতিগুলিও বিশ্লেষণ করতে পারে। ঐতিহ্যবাহী TL-গুলির তুলনায়, মেটাম্যাটেরিয়াল TL-গুলির সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল TL পরামিতিগুলির নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা (প্রসারণ ধ্রুবক) এবং বৈশিষ্ট্যগত প্রতিবন্ধকতা। মেটাম্যাটেরিয়াল TL পরামিতিগুলির নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা আরও কম্প্যাক্ট আকার, উচ্চতর কর্মক্ষমতা এবং অভিনব ফাংশন সহ অ্যান্টেনা কাঠামো ডিজাইন করার জন্য নতুন ধারণা প্রদান করে। চিত্র ১ (ক), (খ), এবং (গ) যথাক্রমে বিশুদ্ধ ডান-হাতি ট্রান্সমিশন লাইন (PRH), বিশুদ্ধ বাম-হাতি ট্রান্সমিশন লাইন (PLH) এবং কম্পোজিট বাম-ডান-হাতি ট্রান্সমিশন লাইন (CRLH) এর লসলেস সার্কিট মডেলগুলি দেখায়। চিত্র ১ (ক) তে দেখানো হয়েছে, PRH TL সমতুল্য সার্কিট মডেলটি সাধারণত সিরিজ ইন্ডাক্ট্যান্স এবং শান্ট ক্যাপাসিট্যান্সের সংমিশ্রণ। চিত্র ১ (খ) তে দেখানো হয়েছে, PLH TL সার্কিট মডেলটি শান্ট ইন্ডাক্ট্যান্স এবং সিরিজ ক্যাপাসিট্যান্সের সংমিশ্রণ। ব্যবহারিক প্রয়োগে, PLH সার্কিট বাস্তবায়ন করা সম্ভব নয়। এটি অনিবার্য পরজীবী সিরিজ ইন্ডাক্ট্যান্স এবং শান্ট ক্যাপাসিট্যান্স প্রভাবের কারণে। অতএব, বাম-হাতি ট্রান্সমিশন লাইনের যে বৈশিষ্ট্যগুলি বর্তমানে বাস্তবায়িত করা যেতে পারে সেগুলি হল সমস্ত কম্পোজিট বাম-হাতি এবং ডান-হাতি কাঠামো, যেমন চিত্র ১ (গ) তে দেখানো হয়েছে।
চিত্র ১ বিভিন্ন ট্রান্সমিশন লাইন সার্কিট মডেল
ট্রান্সমিশন লাইনের (TL) প্রচার ধ্রুবক (γ) গণনা করা হয়: γ=α+jβ=Sqrt(ZY), যেখানে Y এবং Z যথাক্রমে প্রবেশাধিকার এবং প্রতিবন্ধকতা প্রতিনিধিত্ব করে। CRLH-TL বিবেচনা করলে, Z এবং Y কে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
একটি অভিন্ন CRLH TL-এর নিম্নলিখিত বিচ্ছুরণ সম্পর্ক থাকবে:
ফেজ ধ্রুবক β একটি সম্পূর্ণ বাস্তব সংখ্যা অথবা একটি সম্পূর্ণ কাল্পনিক সংখ্যা হতে পারে। যদি β একটি ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের মধ্যে সম্পূর্ণ বাস্তব হয়, তাহলে γ=jβ শর্তের কারণে ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের মধ্যে একটি পাসব্যান্ড থাকে। অন্যদিকে, যদি β একটি ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের মধ্যে একটি সম্পূর্ণ কাল্পনিক সংখ্যা হয়, তাহলে γ=α শর্তের কারণে ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের মধ্যে একটি স্টপব্যান্ড থাকে। এই স্টপব্যান্ডটি CRLH-TL এর জন্য অনন্য এবং PRH-TL বা PLH-TL তে বিদ্যমান নেই। চিত্র 2 (a), (b), এবং (c) যথাক্রমে PRH-TL, PLH-TL এবং CRLH-TL এর বিচ্ছুরণ বক্ররেখা (অর্থাৎ, ω - β সম্পর্ক) দেখায়। বিচ্ছুরণ বক্ররেখার উপর ভিত্তি করে, ট্রান্সমিশন লাইনের গ্রুপ বেগ (vg=∂ω/∂β) এবং ফেজ বেগ (vp=ω/β) বের করা এবং অনুমান করা যেতে পারে। PRH-TL-এর ক্ষেত্রে, বক্ররেখা থেকেও অনুমান করা যেতে পারে যে vg এবং vp সমান্তরাল (অর্থাৎ, vpvg>0)। PLH-TL-এর ক্ষেত্রে, বক্ররেখা দেখায় যে vg এবং vp সমান্তরাল নয় (অর্থাৎ, vpvg<0)। CRLH-TL-এর বিচ্ছুরণ বক্ররেখা LH অঞ্চল (অর্থাৎ, vpvg < 0) এবং RH অঞ্চল (অর্থাৎ, vpvg > 0) এর অস্তিত্বও দেখায়। চিত্র 2(c) থেকে দেখা যাচ্ছে, CRLH-TL-এর ক্ষেত্রে, যদি γ একটি বিশুদ্ধ বাস্তব সংখ্যা হয়, তাহলে একটি স্টপ ব্যান্ড থাকে।
চিত্র ২ বিভিন্ন ট্রান্সমিশন লাইনের বিচ্ছুরণ বক্ররেখা
সাধারণত, একটি CRLH-TL এর সিরিজ এবং সমান্তরাল অনুরণন ভিন্ন হয়, যাকে ভারসাম্যহীন অবস্থা বলা হয়। তবে, যখন সিরিজ এবং সমান্তরাল অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি একই হয়, তখন তাকে একটি ভারসাম্যপূর্ণ অবস্থা বলা হয় এবং ফলস্বরূপ সরলীকৃত সমতুল্য সার্কিট মডেল চিত্র 3(a) এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র ৩: যৌগিক বাম-হাতের ট্রান্সমিশন লাইনের সার্কিট মডেল এবং বিচ্ছুরণ বক্ররেখা
ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সাথে সাথে CRLH-TL এর বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্য ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। এর কারণ হল ফেজ বেগ (অর্থাৎ, vp=ω/β) ক্রমশ ফ্রিকোয়েন্সির উপর নির্ভরশীল হয়ে ওঠে। কম ফ্রিকোয়েন্সিতে, CRLH-TL LH দ্বারা প্রভাবিত হয়, যখন উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে, CRLH-TL RH দ্বারা প্রভাবিত হয়। এটি CRLH-TL এর দ্বৈত প্রকৃতি চিত্রিত করে। ভারসাম্য CRLH-TL বিচ্ছুরণ চিত্র চিত্র 3(b) এ দেখানো হয়েছে। চিত্র 3(b) এ দেখানো হয়েছে, LH থেকে RH এ রূপান্তর ঘটে:
যেখানে ω0 হল ট্রানজিশন ফ্রিকোয়েন্সি। অতএব, সুষম ক্ষেত্রে, LH থেকে RH-তে একটি মসৃণ রূপান্তর ঘটে কারণ γ একটি সম্পূর্ণ কাল্পনিক সংখ্যা। অতএব, সুষম CRLH-TL বিচ্ছুরণের জন্য কোনও স্টপব্যান্ড নেই। যদিও β ω0 এ শূন্য (নির্দেশিত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাপেক্ষে অসীম, অর্থাৎ, λg=2π/|β|), তরঙ্গটি এখনও প্রচার করে কারণ ω0 এ vg শূন্য নয়। একইভাবে, ω0 এ, d দৈর্ঘ্যের TL (অর্থাৎ, φ= - βd=0) এর জন্য ফেজ শিফট শূন্য। ফেজ অ্যাডভান্স (অর্থাৎ, φ>0) LH ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জে (অর্থাৎ, ω<ω0) ঘটে এবং ফেজ রিটার্ডেশন (অর্থাৎ, φ<0) RH ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জে (অর্থাৎ, ω>ω0) ঘটে। একটি CRLH TL এর জন্য, বৈশিষ্ট্যগত প্রতিবন্ধকতা নিম্নরূপ বর্ণনা করা হয়েছে:
যেখানে ZL এবং ZR হল যথাক্রমে PLH এবং PRH প্রতিবন্ধকতা। ভারসাম্যহীন ক্ষেত্রে, বৈশিষ্ট্যগত প্রতিবন্ধকতা ফ্রিকোয়েন্সির উপর নির্ভর করে। উপরের সমীকরণটি দেখায় যে ভারসাম্যযুক্ত ক্ষেত্রে ফ্রিকোয়েন্সি থেকে স্বাধীন, তাই এর একটি বিস্তৃত ব্যান্ডউইথ মিল থাকতে পারে। উপরে প্রাপ্ত TL সমীকরণটি CRLH উপাদানকে সংজ্ঞায়িত করে এমন গঠনমূলক পরামিতিগুলির অনুরূপ। TL এর প্রচার ধ্রুবক হল γ=jβ=Sqrt(ZY)। উপাদানের প্রচার ধ্রুবক (β=ω x Sqrt(εμ)) দেওয়া হলে, নিম্নলিখিত সমীকরণটি পাওয়া যেতে পারে:
একইভাবে, TL এর বৈশিষ্ট্যগত প্রতিবন্ধকতা, অর্থাৎ, Z0=Sqrt(ZY), উপাদানের বৈশিষ্ট্যগত প্রতিবন্ধকের অনুরূপ, অর্থাৎ, η=Sqrt(μ/ε), যা এইভাবে প্রকাশ করা হয়:
সুষম এবং অসমর্থিত CRLH-TL (অর্থাৎ, n = cβ/ω) এর প্রতিসরাঙ্ক চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র 4-এ, LH পরিসরে CRLH-TL এর প্রতিসরাঙ্ক ঋণাত্মক এবং RH পরিসরে প্রতিসরাঙ্ক ধনাত্মক।
চিত্র ৪ সুষম এবং ভারসাম্যহীন CRLH TL-এর সাধারণ প্রতিসরাঙ্ক।
১. এলসি নেটওয়ার্ক
চিত্র 5(a)-তে দেখানো ব্যান্ডপাস LC কোষগুলিকে ক্যাসকেড করে, d দৈর্ঘ্যের কার্যকর অভিন্নতা সহ একটি সাধারণ CRLH-TL পর্যায়ক্রমে বা অ-পর্যায়ক্রমে তৈরি করা যেতে পারে। সাধারণভাবে, CRLH-TL গণনা এবং উৎপাদনের সুবিধা নিশ্চিত করার জন্য, সার্কিটটিকে পর্যায়ক্রমিক হতে হবে। চিত্র 1(c)-এর মডেলের সাথে তুলনা করলে, চিত্র 5(a)-এর সার্কিট কোষের কোনও আকার নেই এবং ভৌত দৈর্ঘ্য অসীমভাবে ছোট (অর্থাৎ, মিটারে Δz)। এর বৈদ্যুতিক দৈর্ঘ্য θ=Δφ (rad) বিবেচনা করে, LC কোষের ফেজ প্রকাশ করা যেতে পারে। তবে, প্রয়োগিত ইন্ডাক্ট্যান্স এবং ক্যাপাসিট্যান্স বাস্তবে উপলব্ধি করার জন্য, একটি ভৌত দৈর্ঘ্য p স্থাপন করা প্রয়োজন। অ্যাপ্লিকেশন প্রযুক্তির পছন্দ (যেমন মাইক্রোস্ট্রিপ, কোপ্ল্যানার ওয়েভগাইড, সারফেস মাউন্ট উপাদান ইত্যাদি) LC কোষের ভৌত আকারকে প্রভাবিত করবে। চিত্র 5(a)-এর LC কোষ চিত্র 1(c)-এর ক্রমবর্ধমান মডেলের অনুরূপ, এবং এর সীমা p=Δz→0। চিত্র 5(b)-এর অভিন্নতা শর্ত p→0 অনুসারে, একটি TL তৈরি করা যেতে পারে (LC কোষগুলিকে ক্যাসকেড করে) যা d দৈর্ঘ্যের একটি আদর্শ অভিন্ন CRLH-TL-এর সমতুল্য, যাতে TL তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গের প্রতি অভিন্ন দেখায়।
চিত্র ৫: এলসি নেটওয়ার্কের উপর ভিত্তি করে সিআরএলএইচ টিএল।
LC কোষের জন্য, ব্লোচ-ফ্লোকেট উপপাদ্যের অনুরূপ পর্যায়ক্রমিক সীমানা শর্ত (PBCs) বিবেচনা করে, LC কোষের বিচ্ছুরণ সম্পর্কটি নিম্নরূপ প্রমাণিত এবং প্রকাশ করা হয়:
LC কোষের সিরিজ ইম্পিডেন্স (Z) এবং শান্ট অ্যাডমিট্যান্স (Y) নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা নির্ধারিত হয়:
যেহেতু ইউনিট এলসি সার্কিটের বৈদ্যুতিক দৈর্ঘ্য খুবই কম, তাই টেলরের আনুমানিকতা ব্যবহার করে নিম্নলিখিত তথ্য পাওয়া যেতে পারে:
2. ভৌত বাস্তবায়ন
পূর্ববর্তী বিভাগে, CRLH-TL উৎপন্ন করার জন্য LC নেটওয়ার্ক নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। এই ধরনের LC নেটওয়ার্কগুলি কেবলমাত্র প্রয়োজনীয় ক্যাপাসিট্যান্স (CR এবং CL) এবং ইন্ডাক্ট্যান্স (LR এবং LL) তৈরি করতে পারে এমন ভৌত উপাদান গ্রহণ করেই বাস্তবায়িত করা যেতে পারে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, সারফেস মাউন্ট প্রযুক্তি (SMT) চিপ উপাদান বা বিতরণকৃত উপাদানের প্রয়োগ ব্যাপক আগ্রহ আকর্ষণ করেছে। বিতরণকৃত উপাদান বাস্তবায়নের জন্য মাইক্রোস্ট্রিপ, স্ট্রিপলাইন, কোপ্ল্যানার ওয়েভগাইড বা অন্যান্য অনুরূপ প্রযুক্তি ব্যবহার করা যেতে পারে। SMT চিপ বা বিতরণকৃত উপাদান নির্বাচন করার সময় বিবেচনা করার জন্য অনেক বিষয় রয়েছে। SMT-ভিত্তিক CRLH কাঠামো বিশ্লেষণ এবং নকশার ক্ষেত্রে আরও সাধারণ এবং বাস্তবায়ন করা সহজ। এর কারণ হল অফ-দ্য-শেল্ফ SMT চিপ উপাদানগুলির প্রাপ্যতা, যার বিতরণকৃত উপাদানগুলির তুলনায় পুনর্নির্মাণ এবং উত্পাদন প্রয়োজন হয় না। তবে, SMT উপাদানগুলির প্রাপ্যতা ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকে এবং এগুলি সাধারণত কেবল কম ফ্রিকোয়েন্সিতে (অর্থাৎ, 3-6GHz) কাজ করে। অতএব, SMT-ভিত্তিক CRLH কাঠামোর সীমিত অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ এবং নির্দিষ্ট ফেজ বৈশিষ্ট্য থাকে। উদাহরণস্বরূপ, বিকিরণকারী অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, SMT চিপ উপাদানগুলি সম্ভব নাও হতে পারে। চিত্র ৬ CRLH-TL এর উপর ভিত্তি করে একটি বিতরণকৃত কাঠামো দেখায়। কাঠামোটি ইন্টারডিজিটাল ক্যাপাসিট্যান্স এবং শর্ট-সার্কিট লাইন দ্বারা বাস্তবায়িত হয়, যা যথাক্রমে LH এর সিরিজ ক্যাপাসিট্যান্স CL এবং সমান্তরাল ইন্ডাক্ট্যান্স LL গঠন করে। লাইন এবং GND এর মধ্যে ক্যাপাসিট্যান্সকে RH ক্যাপাসিট্যান্স CR হিসাবে ধরে নেওয়া হয়, এবং ইন্টারডিজিটাল কাঠামোতে কারেন্ট প্রবাহ দ্বারা গঠিত চৌম্বকীয় প্রবাহ দ্বারা উৎপন্ন ইন্ডাক্ট্যান্সকে RH ইন্ডাক্ট্যান্স LR হিসাবে ধরে নেওয়া হয়।
চিত্র ৬: এক-মাত্রিক মাইক্রোস্ট্রিপ CRLH TL, যা ইন্টারডিজিটাল ক্যাপাসিটর এবং শর্ট-লাইন ইন্ডাক্টর নিয়ে গঠিত।
অ্যান্টেনা সম্পর্কে আরও জানতে, অনুগ্রহ করে এখানে যান:
পোস্টের সময়: আগস্ট-২৩-২০২৪
