২. অ্যান্টেনা সিস্টেমে MTM-TL এর প্রয়োগ
এই অংশে কৃত্রিম মেটামেটেরিয়াল টিএল (TL) এবং স্বল্প ব্যয়, সহজ উৎপাদন, ক্ষুদ্রাকরণ, প্রশস্ত ব্যান্ডউইথ, উচ্চ গেইন ও দক্ষতা, বিস্তৃত পরিসরের স্ক্যানিং ক্ষমতা এবং স্বল্প প্রোফাইলের মতো বৈশিষ্ট্যসহ বিভিন্ন অ্যান্টেনা কাঠামো বাস্তবায়নের জন্য এর কিছু সর্বাধিক প্রচলিত ও প্রাসঙ্গিক প্রয়োগের উপর আলোকপাত করা হবে। সেগুলো নিচে আলোচনা করা হলো।
১. ব্রডব্যান্ড এবং মাল্টি-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যান্টেনা
l দৈর্ঘ্যের একটি সাধারণ ট্রান্সমিশন লাইনের ক্ষেত্রে, যখন কৌণিক কম্পাঙ্ক ω0 দেওয়া থাকে, তখন ট্রান্সমিশন লাইনের বৈদ্যুতিক দৈর্ঘ্য (বা দশা) নিম্নলিখিতভাবে গণনা করা যেতে পারে:
যেখানে vp হলো ট্রান্সমিশন লাইনের ফেজ ভেলোসিটি। উপর থেকে যেমন দেখা যায়, ব্যান্ডউইথ গ্রুপ ডিলে-র সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, যা হলো ফ্রিকোয়েন্সির সাপেক্ষে φ-এর ডেরিভেটিভ। সুতরাং, ট্রান্সমিশন লাইনের দৈর্ঘ্য যত কম হয়, ব্যান্ডউইথও তত প্রশস্ত হয়। অন্য কথায়, ব্যান্ডউইথ এবং ট্রান্সমিশন লাইনের ফান্ডামেন্টাল ফেজের মধ্যে একটি ব্যস্তানুপাতিক সম্পর্ক রয়েছে, যা ডিজাইন-নির্ভর। এটি দেখায় যে প্রচলিত ডিস্ট্রিবিউটেড সার্কিটগুলিতে অপারেটিং ব্যান্ডউইথ নিয়ন্ত্রণ করা সহজ নয়। এর কারণ হিসেবে ডিগ্রি অফ ফ্রিডমের দিক থেকে প্রচলিত ট্রান্সমিশন লাইনগুলির সীমাবদ্ধতাকে দায়ী করা যেতে পারে। তবে, মেটামেটেরিয়াল টিএল-এ লোডিং এলিমেন্টগুলি অতিরিক্ত প্যারামিটার ব্যবহারের সুযোগ দেয় এবং ফেজ রেসপন্স একটি নির্দিষ্ট সীমা পর্যন্ত নিয়ন্ত্রণ করা যায়। ব্যান্ডউইথ বাড়ানোর জন্য, অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সির কাছাকাছি ডিসপারশন ক্যারেক্টারিস্টিকসের একটি অনুরূপ স্লোপ থাকা প্রয়োজন। কৃত্রিম মেটামেটেরিয়াল টিএল এই লক্ষ্য অর্জন করতে পারে। এই পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে, এই পেপারে অ্যান্টেনার ব্যান্ডউইথ বাড়ানোর জন্য অনেক পদ্ধতি প্রস্তাব করা হয়েছে। গবেষকরা স্প্লিট রিং রেজোনেটর দ্বারা লোড করা দুটি ব্রডব্যান্ড অ্যান্টেনা ডিজাইন এবং তৈরি করেছেন (চিত্র ৭ দেখুন)। চিত্র ৭-এ দেখানো ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, প্রচলিত মনোপোল অ্যান্টেনার সাথে স্প্লিট রিং রেজোনেটর যুক্ত করার পর একটি নিম্ন অনুনাদী কম্পাঙ্কের মোড উদ্দীপ্ত হয়। মনোপোল অ্যান্টেনার অনুনাদীর কাছাকাছি একটি অনুনাদী অর্জনের জন্য স্প্লিট রিং রেজোনেটরের আকার অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, যখন দুটি অনুনাদী মিলে যায়, তখন অ্যান্টেনার ব্যান্ডউইথ এবং বিকিরণ বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়। মনোপোল অ্যান্টেনার দৈর্ঘ্য ও প্রস্থ যথাক্রমে ০.২৫λ₀×০.১১λ₀ এবং ০.২৫λ₀×০.২১λ₀ (৪ গিগাহার্টজ), এবং স্প্লিট রিং রেজোনেটর যুক্ত মনোপোল অ্যান্টেনার দৈর্ঘ্য ও প্রস্থ যথাক্রমে ০.২৯λ₀×০.২১λ₀ (২.৯ গিগাহার্টজ)। প্রচলিত F-আকৃতির অ্যান্টেনা এবং স্প্লিট রিং রেজোনেটর ছাড়া T-আকৃতির অ্যান্টেনার ক্ষেত্রে, ৫ গিগাহার্টজ ব্যান্ডে পরিমাপকৃত সর্বোচ্চ গেইন এবং বিকিরণ দক্ষতা যথাক্রমে ৩.৬dBi - ৭৮.৫% এবং ৩.৯dBi - ৮০.২%। স্প্লিট রিং রেজোনেটর যুক্ত অ্যান্টেনার ক্ষেত্রে, ৬ গিগাহার্টজ ব্যান্ডে এই প্যারামিটারগুলো হলো যথাক্রমে ৪dBi - ৮১.২% এবং ৪.৪dBi - ৮৩%। মনোপোল অ্যান্টেনার উপর একটি ম্যাচিং লোড হিসেবে স্প্লিট রিং রেজোনেটর প্রয়োগ করার মাধ্যমে ২.৯ গিগাহার্টজ ~ ৬.৪১ গিগাহার্টজ এবং ২.৬ গিগাহার্টজ ~ ৬.৬ গিগাহার্টজ ব্যান্ডগুলোকে সাপোর্ট করা যায়, যার ফ্র্যাকশনাল ব্যান্ডউইথ যথাক্রমে ৭৫.৪% এবং ~৮৭%। এই ফলাফলগুলো দেখায় যে, প্রায় নির্দিষ্ট আকারের প্রচলিত মনোপোল অ্যান্টেনার তুলনায় পরিমাপের ব্যান্ডউইথ প্রায় ২.৪ গুণ এবং ২.১১ গুণ উন্নত হয়েছে।
চিত্র ৭. স্প্লিট-রিং রেজোনেটর যুক্ত দুটি ব্রডব্যান্ড অ্যান্টেনা।
চিত্র ৮-এ কম্প্যাক্ট প্রিন্টেড মনোপোল অ্যান্টেনার পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখানো হয়েছে। যখন S11≤- 10 dB, তখন অপারেটিং ব্যান্ডউইথ হলো ১৮৫% (০.১১৫-২.৯০ GHz), এবং ১.৪৫ GHz-এ সর্বোচ্চ গেইন ও রেডিয়েশন এফিসিয়েন্সি যথাক্রমে ২.৩৫ dBi এবং ৭৮.৮%। অ্যান্টেনাটির লেআউট একটি ব্যাক-টু-ব্যাক ত্রিভুজাকার শিট কাঠামোর মতো, যা একটি কার্ভিলিনিয়ার পাওয়ার ডিভাইডার দ্বারা ফিড করা হয়। ট্রাঙ্কেটেড GND-তে ফিডারের নিচে একটি কেন্দ্রীয় স্টাব রয়েছে এবং এর চারপাশে চারটি ওপেন রেজোনেন্ট রিং বিন্যস্ত আছে, যা অ্যান্টেনাটির ব্যান্ডউইথকে প্রশস্ত করে। অ্যান্টেনাটি প্রায় সর্বমুখীভাবে বিকিরণ করে, যা VHF ও S ব্যান্ডের বেশিরভাগ অংশ এবং UHF ও L ব্যান্ডের সম্পূর্ণ অংশকে কভার করে। অ্যান্টেনাটির ভৌত আকার হলো ৪৮.৩২×৪৩.৭২×০.৮ ঘন মিলিমিটার এবং বৈদ্যুতিক আকার হলো ০.২৩৫λ₀×০.২১১λ₀×০.০০৩λ₀। এর ছোট আকার ও স্বল্পমূল্যের সুবিধা রয়েছে এবং ব্রডব্যান্ড ওয়্যারলেস যোগাযোগ ব্যবস্থায় এর প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে।
চিত্র ৮: স্প্লিট রিং রেজোনেটর দ্বারা লোডকৃত মনোপোল অ্যান্টেনা।
চিত্র ৯-এ একটি প্ল্যানার অ্যান্টেনা কাঠামো দেখানো হয়েছে, যা দুটি ভায়ার মাধ্যমে একটি খণ্ডিত T-আকৃতির গ্রাউন্ড প্লেনে গ্রাউন্ড করা দুই জোড়া পরস্পর সংযুক্ত মিয়ান্ডার তারের লুপ নিয়ে গঠিত। অ্যান্টেনাটির আকার ৩৮.৫×৩৬.৬ মিমি² (০.০৭০λ₀×০.০৬৭λ₀), যেখানে λ₀ হলো ০.৫৫ গিগাহার্টজ-এর মুক্ত স্থানের তরঙ্গদৈর্ঘ্য। অ্যান্টেনাটি ০.৫৫ ~ ৩.৮৫ গিগাহার্টজ-এর অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে E-প্লেনে সর্বমুখী বিকিরণ করে, যার সর্বোচ্চ গেইন ২.৩৫ গিগাহার্টজ-এ ৫.৫dBi এবং দক্ষতা ৯০.১%। এই বৈশিষ্ট্যগুলো প্রস্তাবিত অ্যান্টেনাটিকে UHF RFID, GSM 900, GPS, KPCS, DCS, IMT-2000, WiMAX, WiFi এবং Bluetooth সহ বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
চিত্র ৯। প্রস্তাবিত সমতল অ্যান্টেনা কাঠামো।
২. লিকি ওয়েভ অ্যান্টেনা (LWA)
নতুন লিকি ওয়েভ অ্যান্টেনা হলো কৃত্রিম মেটামেটেরিয়াল টিএল বাস্তবায়নের অন্যতম প্রধান প্রয়োগ। লিকি ওয়েভ অ্যান্টেনার ক্ষেত্রে, বিকিরণ কোণ (θm) এবং সর্বোচ্চ বিম প্রস্থের (Δθ) উপর ফেজ ধ্রুবক β-এর প্রভাব নিম্নরূপ:
L হলো অ্যান্টেনার দৈর্ঘ্য, k0 হলো মুক্ত স্থানের তরঙ্গ সংখ্যা এবং λ0 হলো মুক্ত স্থানের তরঙ্গদৈর্ঘ্য। উল্লেখ্য যে, বিকিরণ কেবল তখনই ঘটে যখন |β|
৩. শূন্য-ক্রমের অনুনাদী অ্যান্টেনা
CRLH মেটামেটেরিয়ালের একটি অনন্য বৈশিষ্ট্য হলো, যখন ফ্রিকোয়েন্সি শূন্যের সমান হয় না, তখন β-এর মান শূন্য হতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে, একটি নতুন জিরো-অর্ডার রেজোনেটর (ZOR) তৈরি করা যেতে পারে। যখন β-এর মান শূন্য হয়, তখন পুরো রেজোনেটরে কোনো ফেজ শিফট ঘটে না। এর কারণ হলো ফেজ শিফট ধ্রুবক φ = - βd = 0। এছাড়াও, রেজোন্যান্স শুধুমাত্র রিঅ্যাক্টিভ লোডের উপর নির্ভর করে এবং কাঠামোর দৈর্ঘ্যের উপর নির্ভরশীল নয়। চিত্র ১০-এ দেখানো হয়েছে যে, প্রস্তাবিত অ্যান্টেনাটি E-আকৃতির দুটি এবং তিনটি ইউনিট প্রয়োগ করে তৈরি করা হয়েছে, এবং এর মোট আকার যথাক্রমে 0.017λ0 × 0.006λ0 × 0.001λ0 এবং 0.028λ0 × 0.008λ0 × 0.001λ0, যেখানে λ0 যথাক্রমে 500 MHz এবং 650 MHz অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সিতে মুক্ত স্থানের তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে নির্দেশ করে। অ্যান্টেনাটি 0.5-1.35 GHz (0.85 GHz) এবং 0.65-1.85 GHz (1.2 GHz) ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করে, যার আপেক্ষিক ব্যান্ডউইডথ যথাক্রমে 91.9% এবং 96.0%। ছোট আকার এবং প্রশস্ত ব্যান্ডউইডথের বৈশিষ্ট্য ছাড়াও, প্রথম এবং দ্বিতীয় অ্যান্টেনার গেইন এবং দক্ষতা যথাক্রমে 5.3dBi এবং 85% (1GHz) এবং 5.7dBi এবং 90% (1.4GHz)।
চিত্র ১০। প্রস্তাবিত ডাবল-ই এবং ট্রিপল-ই অ্যান্টেনা কাঠামোসমূহ।
৪. স্লট অ্যান্টেনা
CRLH-MTM অ্যান্টেনার অ্যাপারচার বড় করার জন্য একটি সহজ পদ্ধতি প্রস্তাব করা হয়েছে, কিন্তু এর অ্যান্টেনার আকার প্রায় অপরিবর্তিত রয়েছে। চিত্র ১১-তে যেমন দেখানো হয়েছে, অ্যান্টেনাটিতে উল্লম্বভাবে একটির উপর আরেকটি স্তূপীকৃত CRLH ইউনিট রয়েছে, যেগুলোতে প্যাচ এবং মিয়ান্ডার লাইন আছে, এবং প্যাচের উপর একটি S-আকৃতির স্লট রয়েছে। অ্যান্টেনাটি একটি CPW ম্যাচিং স্টাব দ্বারা চালিত হয়, এবং এর আকার হলো ১৭.৫ মিমি × ৩২.১৫ মিমি × ১.৬ মিমি, যা ০.২০৪λ0×০.৩৭৫λ0×০.০১৮λ0-এর সমতুল্য, যেখানে λ0 (৩.৫ গিগাহার্টজ) মুক্ত স্থানের তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে বোঝায়। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, অ্যান্টেনাটি ০.৮৫-৭.৯০ গিগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে কাজ করে এবং এর অপারেটিং ব্যান্ডউইথ হলো ১৬১.১৪%। অ্যান্টেনাটির সর্বোচ্চ রেডিয়েশন গেইন এবং দক্ষতা ৩.৫ গিগাহার্টজ-এ পাওয়া যায়, যা যথাক্রমে ৫.১২ dBi এবং প্রায় ৮০%।
চিত্র ১১। প্রস্তাবিত সিআরএলএইচ এমটিএম স্লট অ্যান্টেনা।
অ্যান্টেনা সম্পর্কে আরও জানতে, অনুগ্রহ করে দেখুন:
পোস্ট করার সময়: ৩০-আগস্ট-২০২৪
