خبرونه - د میټامیټریل لیږد لاین انتنونو بیاکتنه

۱. پېژندنه
میټامیټریلونه په غوره توګه د مصنوعي ډیزاین شوي جوړښتونو په توګه تشریح کیدی شي ترڅو ځینې بریښنایی مقناطیسي ملکیتونه تولید کړي چې په طبیعي ډول شتون نلري. د منفي جواز او منفي نفوذ سره میټامیټریلونه د کیڼ لاس میټامیټریلونه (LHMs) بلل کیږي. LHMs په ساینسي او انجینري ټولنو کې په پراخه کچه مطالعه شوي. په 2003 کې، LHMs د ساینس مجلې لخوا د معاصر دورې د لسو غوره ساینسي پرمختګونو څخه یو نومول شوی و. د LHMs د ځانګړو ملکیتونو په کارولو سره نوي غوښتنلیکونه، مفکورې او وسایل رامینځته شوي. د لیږد لاین (TL) طریقه د ډیزاین یوه مؤثره طریقه ده چې کولی شي د LHMs اصول هم تحلیل کړي. د دودیزو TLs سره پرتله کول، د میټامیټریل TLs ترټولو مهم ځانګړتیا د TL پیرامیټرونو کنټرول وړتیا (د تکثیر ثابت) او ځانګړتیا خنډ دی. د میټامیټریل TL پیرامیټرونو کنټرول وړتیا د ډیر کمپیکٹ اندازې، لوړ فعالیت، او نوي دندو سره د انټینا جوړښتونو ډیزاین کولو لپاره نوي نظرونه چمتو کوي. شکل ۱ (a)، (b)، او (c) په ترتیب سره د خالص ښي لاس لیږد لاین (PRH)، خالص کیڼ لاس لیږد لاین (PLH)، او مرکب کیڼ ښي لاس لیږد لاین (CRLH) بې ضرره سرکټ ماډلونه ښیې. لکه څنګه چې په شکل ۱ (a) کې ښودل شوي، د PRH TL مساوي سرکټ ماډل معمولا د لړۍ انډکټانس او شنټ ظرفیت ترکیب دی. لکه څنګه چې په شکل ۱ (b) کې ښودل شوي، د PLH TL سرکټ ماډل د شنټ انډکټانس او لړۍ ظرفیت ترکیب دی. په عملي غوښتنلیکونو کې، د PLH سرکټ پلي کول ممکن ندي. دا د نه منلو وړ پرازیتي لړۍ انډکټانس او شنټ ظرفیت اغیزو له امله دی. له همدې امله، د کیڼ لاس لیږد لاین ځانګړتیاوې چې اوس مهال احساس کیدی شي ټول مرکب کیڼ لاس او ښي لاس جوړښتونه دي، لکه څنګه چې په شکل ۱ (c) کې ښودل شوي.

شکل ۱ د لیږد لاین مختلف سرکټ ماډلونه

د لیږد لین (TL) د تکثیر ثابت (γ) په لاندې ډول محاسبه کیږي: γ=α+jβ=Sqrt(ZY)، چیرې چې Y او Z په ترتیب سره د ننوتلو او خنډ استازیتوب کوي. د CRLH-TL په پام کې نیولو سره، Z او Y په لاندې ډول څرګند کیدی شي:

یو یونیفورم CRLH TL به لاندې د خپریدو اړیکه ولري:

د پړاو ثابت β کیدای شي یو خالص حقیقي شمیره یا یو خالص خیالي شمیره وي. که چیرې β په بشپړ ډول د فریکونسي رینج دننه ریښتینی وي، نو د γ=jβ حالت له امله د فریکونسي رینج دننه یو پاس بانډ شتون لري. له بلې خوا، که چیرې β د فریکونسي رینج دننه یو خالص خیالي شمیره وي، نو د γ=α حالت له امله د فریکونسي رینج دننه یو تمځای شتون لري. دا تمځای د CRLH-TL لپاره ځانګړی دی او په PRH-TL یا PLH-TL کې شتون نلري. شکلونه 2 (a)، (b)، او (c) په ترتیب سره د PRH-TL، PLH-TL، او CRLH-TL د خپریدو منحني (یعنې، د ω - β اړیکه) ښیې. د خپریدو منحني پر بنسټ، د لیږد لین د ګروپ سرعت (vg=∂ω/∂β) او د پړاو سرعت (vp=ω/β) ترلاسه کیدی شي او اټکل کیدی شي. د PRH-TL لپاره، دا هم د منحني څخه استنباط کیدی شي چې vg او vp موازي دي (یعنې، vpvg>0). د PLH-TL لپاره، منحني ښیي چې vg او vp موازي ندي (یعنې، vpvg<0). د CRLH-TL د خپریدو منحني د LH سیمې (یعنې، vpvg <0) او RH سیمې (یعنې، vpvg >0) شتون هم ښیي. لکه څنګه چې د شکل 2(c) څخه لیدل کیدی شي، د CRLH-TL لپاره، که γ یو خالص ریښتینی شمیره وي، نو د بند بند شتون لري.

شکل ۲ د مختلفو لیږد لینونو د خپریدو منحني

معمولا، د CRLH-TL لړۍ او موازي ریزونانسونه مختلف وي، کوم چې غیر متوازن حالت بلل کیږي. په هرصورت، کله چې لړۍ او موازي ریزونانس فریکونسۍ ورته وي، دا متوازن حالت بلل کیږي، او پایله یې ساده شوی مساوي سرکټ ماډل په شکل 3(a) کې ښودل شوی.

شکل ۳ د مرکب چپ لاس لیږد لین د سرکټ ماډل او خپریدو منحنی

لکه څنګه چې فریکونسي زیاتیږي، د CRLH-TL د خپریدو ځانګړتیاوې په تدریجي ډول زیاتیږي. دا ځکه چې د پړاو سرعت (یعنې، vp=ω/β) په زیاتیدونکي توګه په فریکونسي پورې تړلی کیږي. په ټیټ فریکونسۍ کې، CRLH-TL د LH لخوا تسلط لري، پداسې حال کې چې په لوړ فریکونسۍ کې، CRLH-TL د RH لخوا تسلط لري. دا د CRLH-TL دوه ګونی طبیعت ښیي. د توازن CRLH-TL د خپریدو ډیاګرام په شکل 3(b) کې ښودل شوی. لکه څنګه چې په شکل 3(b) کې ښودل شوی، د LH څخه RH ته لیږد په لاندې ډول واقع کیږي:

چیرته چې ω0 د لیږد فریکونسي ده. له همدې امله، په متوازن حالت کې، د LH څخه RH ته یو اسانه لیږد واقع کیږي ځکه چې γ یو خالص خیالي شمیره ده. له همدې امله، د متوازن CRLH-TL خپریدو لپاره هیڅ بند نشته. که څه هم β په ω0 کې صفر دی (د لارښود طول موج سره لامحدود نسبت، د بیلګې په توګه، λg=2π/|β|)، څپې لاهم خپریږي ځکه چې په ω0 کې vg صفر نه دی. په ورته ډول، په ω0 کې، د پړاو بدلون د اوږدوالي d TL لپاره صفر دی (یعنې، φ= - βd=0). د پړاو پرمختګ (یعنې، φ>0) د LH فریکونسي رینج (یعنې، ω<ω0) کې واقع کیږي، او د پړاو ځنډ (یعنې، φ<0) د RH فریکونسي رینج (یعنې، ω>ω0) کې واقع کیږي. د CRLH TL لپاره، ځانګړتیا خنډ په لاندې ډول تشریح شوی:

چیرته چې ZL او ZR په ترتیب سره PLH او PRH خنډونه دي. د غیر متوازن قضیې لپاره، د ځانګړتیا خنډ په فریکونسۍ پورې اړه لري. پورته معادله ښیي چې متوازن قضیه د فریکونسۍ څخه خپلواکه ده، نو دا کولی شي پراخه بینډ ویت میچ ولري. پورته اخیستل شوی TL مساوات د هغو جوړښتي پیرامیټرو سره ورته دی چې د CRLH مواد تعریفوي. د TL د تکثیر ثابت γ=jβ=Sqrt(ZY) دی. د موادو د تکثیر ثابت (β=ω x Sqrt(εμ)) په پام کې نیولو سره، لاندې معادله ترلاسه کیدی شي:

په ورته ډول، د TL ځانګړتیاوي خنډ، یعنې Z0=Sqrt(ZY)، د موادو ځانګړتیاوي خنډ سره ورته دی، یعنې η=Sqrt(μ/ε)، کوم چې په لاندې ډول څرګندیږي:

د متوازن او غیر متوازن CRLH-TL (یعنې، n = cβ/ω) انعکاس شاخص په 4 شکل کې ښودل شوی. په 4 شکل کې، د CRLH-TL انعکاس شاخص په خپل LH حد کې منفي دی او د انعکاس شاخص په خپل RH حد کې مثبت دی.

شکل ۴ د متوازن او غیر متوازن CRLH TLs عادي انعکاسي شاخصونه.

۱. د LC شبکه
د بانډ پاس LC حجرو د کاسکیډ کولو سره چې په شکل 5(a) کې ښودل شوي، یو عادي CRLH-TL د اوږدوالي مؤثره یووالي سره په دوره ای یا غیر دوره ای ډول جوړ کیدی شي. په عمومي توګه، د CRLH-TL د محاسبې او تولید اسانتیا ډاډمن کولو لپاره، سرکټ باید دوره ای وي. د شکل 1(c) ماډل سره پرتله کول، د شکل 5(a) د سرکټ حجره هیڅ اندازه نلري او فزیکي اوږدوالی یې بې حده کوچنی دی (یعنې، په مترو کې Δz). د هغې د بریښنایی اوږدوالی θ=Δφ (rad) په پام کې نیولو سره، د LC حجرې مرحله څرګند کیدی شي. په هرصورت، د پلي شوي انډکټانس او ظرفیت په حقیقت کې د احساس کولو لپاره، د فزیکي اوږدوالي p رامینځته کولو ته اړتیا ده. د غوښتنلیک ټیکنالوژۍ انتخاب (لکه مایکروسټریپ، کوپلانر ویوګایډ، د سطحې نصب اجزا، او نور) به د LC حجرې فزیکي اندازې اغیزه وکړي. د شکل 5(a) د LC حجره د شکل 1(c) د زیاتیدونکي ماډل سره ورته ده، او د هغې حد p=Δz→0 دی. د شکل 5(b) کې د یوشانوالي حالت p→0 سره سم، یو TL جوړ کیدی شي (د LC حجرو د کاسکیډ کولو په واسطه) چې د d اوږدوالي سره د یو مثالي یونیفورم CRLH-TL سره مساوي وي، نو TL د الکترومقناطیسي څپو سره یوشان ښکاري.

شکل ۵: د LC شبکې پر بنسټ CRLH TL.

د LC حجرو لپاره، د بلاچ-فلوکیټ تیورم سره ورته د دوراني سرحد شرایطو (PBCs) په پام کې نیولو سره، د LC حجرو د خپریدو اړیکه په لاندې ډول ثابت او څرګندیږي:

د LC حجرو د لړۍ خنډ (Z) او د شنټ داخلیدو (Y) د لاندې معادلو لخوا ټاکل کیږي:

څرنګه چې د واحد LC سرکټ بریښنایی اوږدوالی خورا کوچنی دی، د ټیلر نږدېوالی د ترلاسه کولو لپاره کارول کیدی شي:

۲. فزیکي تطبیق
په تیرو برخو کې، د CRLH-TL تولید لپاره د LC شبکې په اړه بحث شوی دی. دا ډول LC شبکې یوازې د فزیکي اجزاو په غوره کولو سره احساس کیدی شي چې کولی شي اړین ظرفیت (CR او CL) او انډکټانس (LR او LL) تولید کړي. په وروستیو کلونو کې، د سطحې ماونټ ټیکنالوژۍ (SMT) چپ اجزاو یا ویشل شوي اجزاو پلي کول خورا لیوالتیا راجلب کړې. مایکروسټریپ، سټریپ لاین، کوپلانر ویو ګایډ یا نور ورته ټیکنالوژي د ویشل شوي اجزاو د احساس کولو لپاره کارول کیدی شي. د SMT چپس یا ویشل شوي اجزاو غوره کولو پرمهال د پام وړ ډیری فاکتورونه شتون لري. د SMT پر بنسټ CRLH جوړښتونه د تحلیل او ډیزاین له پلوه ډیر عام او پلي کول اسانه دي. دا د شیلف څخه بهر SMT چپ اجزاو شتون له امله دی، کوم چې د ویشل شوي اجزاو په پرتله بیا جوړونې او تولید ته اړتیا نلري. په هرصورت، د SMT اجزاو شتون خپور شوی، او دوی معمولا یوازې په ټیټ فریکونسیو کې کار کوي (یعنې، 3-6GHz). له همدې امله، د SMT پر بنسټ CRLH جوړښتونه محدود عملیاتي فریکونسی رینجونه او ځانګړي مرحلې ځانګړتیاوې لري. د مثال په توګه، د وړانګو غوښتنلیکونو کې، د SMT چپ اجزا ممکن د امکان وړ نه وي. شکل ۶ د CRLH-TL پر بنسټ ویشل شوی جوړښت ښیي. جوړښت د انټر ډیجیټل ظرفیت او لنډ سرکټ لینونو لخوا احساس کیږي، چې په ترتیب سره د LH لړۍ ظرفیت CL او موازي انډکټانس LL جوړوي. د کرښې او GND ترمنځ ظرفیت د RH ظرفیت CR ګڼل کیږي، او هغه انډکټانس چې د انټر ډیجیټل جوړښت کې د اوسني جریان لخوا رامینځته شوي مقناطیسي جریان لخوا رامینځته شوی د RH انډکټانس LR ګڼل کیږي.