সংবাদ - মেটামেটেরিয়ালের উপর ভিত্তি করে ট্রান্সমিশন লাইন অ্যান্টেনার একটি পর্যালোচনা (পর্ব 2)

2. অ্যান্টেনা সিস্টেমে MTM-TL এর প্রয়োগ
এই বিভাগটি কৃত্রিম মেটামেটেরিয়াল TLs এবং কম খরচে, সহজ উত্পাদন, ক্ষুদ্রকরণ, প্রশস্ত ব্যান্ডউইথ, উচ্চ লাভ এবং দক্ষতা, বিস্তৃত পরিসরের স্ক্যানিং ক্ষমতা এবং কম প্রোফাইল সহ বিভিন্ন অ্যান্টেনা কাঠামো উপলব্ধি করার জন্য তাদের সবচেয়ে সাধারণ এবং প্রাসঙ্গিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির উপর ফোকাস করবে। তারা নীচে আলোচনা করা হয়.

1. ব্রডব্যান্ড এবং মাল্টি-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যান্টেনা
l দৈর্ঘ্যের একটি সাধারণ TL-এ, যখন কৌণিক কম্পাঙ্ক ω0 দেওয়া হয়, তখন ট্রান্সমিশন লাইনের বৈদ্যুতিক দৈর্ঘ্য (বা ফেজ) নিম্নরূপ গণনা করা যেতে পারে:

যেখানে vp ট্রান্সমিশন লাইনের ফেজ বেগ উপস্থাপন করে। উপরের থেকে দেখা যায়, ব্যান্ডউইথ গ্রুপ বিলম্বের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মিলে যায়, যা ফ্রিকোয়েন্সির ক্ষেত্রে φ এর ডেরিভেটিভ। তাই ট্রান্সমিশন লাইনের দৈর্ঘ্য যত কম হয়, ব্যান্ডউইথও তত প্রশস্ত হয়। অন্য কথায়, ব্যান্ডউইথ এবং ট্রান্সমিশন লাইনের মৌলিক পর্যায়ের মধ্যে একটি বিপরীত সম্পর্ক রয়েছে, যা নকশা নির্দিষ্ট। এটি দেখায় যে ঐতিহ্যগত বিতরণ সার্কিটে, অপারেটিং ব্যান্ডউইথ নিয়ন্ত্রণ করা সহজ নয়। এটি স্বাধীনতার ডিগ্রির ক্ষেত্রে ঐতিহ্যগত ট্রান্সমিশন লাইনের সীমাবদ্ধতার জন্য দায়ী করা যেতে পারে। যাইহোক, লোডিং উপাদানগুলি অতিরিক্ত পরামিতিগুলিকে মেটামেটেরিয়াল TLগুলিতে ব্যবহার করার অনুমতি দেয় এবং ফেজ প্রতিক্রিয়া একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। ব্যান্ডউইথ বাড়ানোর জন্য, বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্যের অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সির কাছাকাছি একটি অনুরূপ ঢাল থাকা প্রয়োজন। কৃত্রিম মেটামেটেরিয়াল TL এই লক্ষ্য অর্জন করতে পারে। এই পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে, কাগজে অ্যান্টেনার ব্যান্ডউইথ বাড়ানোর জন্য অনেক পদ্ধতি প্রস্তাব করা হয়েছে। পণ্ডিতরা স্প্লিট রিং রেজোনেটর দিয়ে লোড করা দুটি ব্রডব্যান্ড অ্যান্টেনা ডিজাইন এবং তৈরি করেছেন (চিত্র 7 দেখুন)। চিত্র 7 এ দেখানো ফলাফলগুলি দেখায় যে প্রচলিত মনোপোল অ্যান্টেনার সাথে স্প্লিট রিং রেজোনেটর লোড করার পরে, একটি কম অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি মোড উত্তেজিত হয়। বিভক্ত রিং অনুরণনকারীর আকার মনোপোল অ্যান্টেনার কাছাকাছি অনুরণন অর্জনের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে যখন দুটি অনুরণন মিলে যায়, তখন অ্যান্টেনার ব্যান্ডউইথ এবং বিকিরণ বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়। মনোপোল অ্যান্টেনার দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থ যথাক্রমে 0.25λ0×0.11λ0 এবং 0.25λ0×0.21λ0 (4GHz), এবং একটি বিভক্ত রিং রেজোনেটর সহ লোড করা মনোপোল অ্যান্টেনার দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থ হল 0.29λ0×0.29GHz (29GHz) ), যথাক্রমে। স্প্লিট রিং রেজোনেটর ছাড়া প্রচলিত এফ-আকৃতির অ্যান্টেনা এবং টি-আকৃতির অ্যান্টেনার জন্য, 5GHz ব্যান্ডে পরিমাপ করা সর্বোচ্চ লাভ এবং বিকিরণ দক্ষতা যথাক্রমে 3.6dBi - 78.5% এবং 3.9dBi - 80.2%। একটি স্প্লিট রিং রেজোনেটর সহ লোড করা অ্যান্টেনার জন্য, এই পরামিতিগুলি হল 4dBi - 81.2% এবং 4.4dBi - 83%, যথাক্রমে, 6GHz ব্যান্ডে৷ মনোপোল অ্যান্টেনায় একটি ম্যাচিং লোড হিসাবে একটি স্প্লিট রিং রেজোনেটর প্রয়োগ করে, 2.9GHz ~ 6.41GHz এবং 2.6GHz ~ 6.6GHz ব্যান্ডগুলিকে সমর্থন করা যেতে পারে, যথাক্রমে 75.4% এবং ~87% এর ভগ্নাংশ ব্যান্ডউইথের সাথে সম্পর্কিত। এই ফলাফলগুলি দেখায় যে পরিমাপের ব্যান্ডউইথ প্রায় স্থির আকারের ঐতিহ্যবাহী মনোপোল অ্যান্টেনার তুলনায় প্রায় 2.4 গুণ এবং 2.11 গুণ উন্নত হয়েছে।

চিত্র 7. দুটি ব্রডব্যান্ড অ্যান্টেনা স্প্লিট-রিং রেজোনেটর দিয়ে লোড করা হয়েছে।

চিত্র 8 এ দেখানো হয়েছে, কমপ্যাক্ট মুদ্রিত মনোপোল অ্যান্টেনার পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখানো হয়েছে। যখন S11≤- 10 dB, অপারেটিং ব্যান্ডউইথ হয় 185% (0.115-2.90 GHz), এবং 1.45 GHz-এ, সর্বোচ্চ লাভ এবং বিকিরণ দক্ষতা যথাক্রমে 2.35 dBi এবং 78.8% হয়৷ অ্যান্টেনার লেআউটটি পিছনের দিকের ত্রিভুজাকার শীট কাঠামোর মতো, যা একটি বক্ররেখার শক্তি বিভাজক দ্বারা খাওয়ানো হয়। কাটা GND ফিডারের নীচে একটি কেন্দ্রীয় স্টাব ধারণ করে এবং চারটি খোলা অনুরণিত রিং এর চারপাশে বিতরণ করা হয়, যা অ্যান্টেনার ব্যান্ডউইথকে প্রশস্ত করে। অ্যান্টেনা প্রায় সর্বদিকে বিকিরণ করে, বেশিরভাগ ভিএইচএফ এবং এস ব্যান্ড এবং সমস্ত ইউএইচএফ এবং এল ব্যান্ডকে কভার করে। অ্যান্টেনার শারীরিক আকার হল 48.32×43.72×0.8 mm3, এবং বৈদ্যুতিক আকার হল 0.235λ0×0.211λ0×0.003λ0। এটির ছোট আকার এবং কম খরচের সুবিধা রয়েছে এবং ব্রডব্যান্ড ওয়্যারলেস কমিউনিকেশন সিস্টেমে এর সম্ভাব্য প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে।

চিত্র 8: মনোপোল অ্যান্টেনা স্প্লিট রিং রেজোনেটর সহ লোড।

চিত্র 9 একটি প্ল্যানার অ্যান্টেনা কাঠামো দেখায় যা দুটি ভিয়াসের মাধ্যমে একটি ছোট টি-আকৃতির স্থল সমতলে গ্রাউন্ড করা দুই জোড়া আন্তঃসংযুক্ত মেন্ডার তারের লুপ নিয়ে গঠিত। অ্যান্টেনার আকার হল 38.5×36.6 mm2 (0.070λ0×0.067λ0), যেখানে λ0 হল 0.55 GHz এর মুক্ত স্থান তরঙ্গদৈর্ঘ্য। অ্যান্টেনা 0.55 ~ 3.85 GHz এর অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে ই-প্লেনে সর্বমুখীভাবে বিকিরণ করে, 2.35GHz-এ সর্বাধিক 5.5dBi বৃদ্ধি এবং 90.1% কার্যকারিতা সহ। এই বৈশিষ্ট্যগুলি প্রস্তাবিত অ্যান্টেনাকে UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi এবং ব্লুটুথ সহ বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

চিত্র 9 প্রস্তাবিত প্ল্যানার অ্যান্টেনা কাঠামো।

2. ফুটো তরঙ্গ অ্যান্টেনা (LWA)
নতুন ফুটো তরঙ্গ অ্যান্টেনা কৃত্রিম মেটামেটেরিয়াল TL উপলব্ধি করার জন্য প্রধান অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে একটি। ফুটো তরঙ্গ অ্যান্টেনার জন্য, বিকিরণ কোণ (θm) এবং সর্বোচ্চ মরীচি প্রস্থ (Δθ) এর উপর ফেজ ধ্রুবক β এর প্রভাব নিম্নরূপ:

L হল অ্যান্টেনার দৈর্ঘ্য, k0 হল মুক্ত স্থানের তরঙ্গ সংখ্যা এবং λ0 হল মুক্ত স্থানের তরঙ্গদৈর্ঘ্য। উল্লেখ্য যে বিকিরণ তখনই ঘটে যখন |β|

3. জিরো-অর্ডার রেজোনেটর অ্যান্টেনা
CRLH মেটামেটেরিয়ালের একটি অনন্য বৈশিষ্ট্য হল β 0 হতে পারে যখন ফ্রিকোয়েন্সি শূন্যের সমান না হয়। এই সম্পত্তির উপর ভিত্তি করে, একটি নতুন জিরো-অর্ডার রেজোনেটর (ZOR) তৈরি করা যেতে পারে। যখন β শূন্য হয়, তখন পুরো অনুরণনে কোন ফেজ শিফট ঘটে না। এর কারণ হল ফেজ শিফট ধ্রুবক φ = - βd = 0। উপরন্তু, অনুরণন শুধুমাত্র প্রতিক্রিয়াশীল লোডের উপর নির্ভর করে এবং কাঠামোর দৈর্ঘ্যের থেকে স্বাধীন। চিত্র 10 দেখায় যে প্রস্তাবিত অ্যান্টেনাটি E-আকৃতির সাথে দুটি এবং তিনটি ইউনিট প্রয়োগ করে তৈরি করা হয়েছে এবং মোট আকার হল 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 এবং 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, যথাক্রমে λng তরঙ্গ প্রতিনিধিত্ব করে অপারেটিং এ খালি স্থান যথাক্রমে 500 MHz এবং 650 MHz ফ্রিকোয়েন্সি। অ্যান্টেনা 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) এবং 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz), আপেক্ষিক ব্যান্ডউইথ 91.9% এবং 96.0% এর ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করে। ছোট আকার এবং প্রশস্ত ব্যান্ডউইথের বৈশিষ্ট্যগুলি ছাড়াও, প্রথম এবং দ্বিতীয় অ্যান্টেনার লাভ এবং দক্ষতা যথাক্রমে 5.3dBi এবং 85% (1GHz) এবং 5.7dBi এবং 90% (1.4GHz)।

চিত্র 10 প্রস্তাবিত ডাবল-ই এবং ট্রিপল-ই অ্যান্টেনা কাঠামো।

4. স্লট অ্যান্টেনা
সিআরএলএইচ-এমটিএম অ্যান্টেনার অ্যাপারচার বড় করার জন্য একটি সহজ পদ্ধতি প্রস্তাব করা হয়েছে, তবে এর অ্যান্টেনার আকার প্রায় অপরিবর্তিত রয়েছে। চিত্র 11-এ যেমন দেখানো হয়েছে, অ্যান্টেনায় CRLH ইউনিটগুলি একে অপরের উপর উল্লম্বভাবে স্ট্যাক করা আছে, যাতে প্যাচ এবং মেন্ডার লাইন রয়েছে এবং প্যাচে একটি S-আকৃতির স্লট রয়েছে। অ্যান্টেনা একটি CPW ম্যাচিং স্টাব দ্বারা খাওয়ানো হয়, এবং এর আকার 17.5 মিমি × 32.15 মিমি × 1.6 মিমি, 0.204λ0×0.375λ0×0.018λ0 এর সাথে সম্পর্কিত, যেখানে λ0 (3.5GHz) মুক্ত স্থানের তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে প্রতিনিধিত্ব করে। ফলাফলগুলি দেখায় যে অ্যান্টেনা 0.85-7.90GHz ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে কাজ করে এবং এর অপারেটিং ব্যান্ডউইথ হল 161.14%। অ্যান্টেনার সর্বোচ্চ বিকিরণ লাভ এবং কার্যকারিতা 3.5GHz এ প্রদর্শিত হয়, যা যথাক্রমে 5.12dBi এবং ~80%।