I. හැඳින්වීම
ස්වාභාවිකව නොපවතින ඇතැම් විද්‍යුත් චුම්භක ගුණාංග නිපදවීම සඳහා කෘතිමව නිර්මාණය කරන ලද ව්‍යුහයන් ලෙස මෙටාමැට්‍රීය ද්‍රව්‍ය වඩාත් හොඳින් විස්තර කළ හැකිය. සෘණ අවසරය සහ සෘණ පාරගම්යතාව සහිත මෙටාමැට්‍රීය වම් අත මෙටාමැට්‍රීය (LHM) ලෙස හැඳින්වේ. විද්‍යාත්මක හා ඉංජිනේරු ප්‍රජාවන් තුළ LHM පුළුල් ලෙස අධ්‍යයනය කර ඇත. 2003 දී, විද්‍යා සඟරාව විසින් LHM සමකාලීන යුගයේ ඉහළම විද්‍යාත්මක ඉදිරි ගමන් දහයෙන් එකක් ලෙස නම් කරන ලදී. LHM වල අද්විතීය ගුණාංග උපයෝගී කර ගනිමින් නව යෙදුම්, සංකල්ප සහ උපාංග සංවර්ධනය කර ඇත. සම්ප්‍රේෂණ මාර්ග (TL) ප්‍රවේශය යනු LHM වල මූලධර්ම විශ්ලේෂණය කළ හැකි ඵලදායී නිර්මාණ ක්‍රමයකි. සාම්ප්‍රදායික TL සමඟ සසඳන විට, මෙටාමැට්‍රීය TL වල වඩාත්ම වැදගත් ලක්ෂණය වන්නේ TL පරාමිතීන් (ප්‍රචාරණ නියතය) පාලනය කිරීමේ හැකියාව සහ ලාක්ෂණික සම්බාධනයයි. මෙටාමැට්‍රීය TL පරාමිතීන්ගේ පාලන හැකියාව වඩාත් සංයුක්ත ප්‍රමාණය, ඉහළ කාර්ය සාධනය සහ නව කාර්යයන් සහිත ඇන්ටෙනා ව්‍යුහයන් සැලසුම් කිරීම සඳහා නව අදහස් සපයයි. රූප සටහන 1 (a), (b), සහ (c) පිළිවෙලින් පිරිසිදු දකුණු අත සම්ප්‍රේෂණ මාර්ගය (PRH), පිරිසිදු වම් අත සම්ප්‍රේෂණ මාර්ගය (PLH) සහ සංයුක්ත වම්-දකුණු අත සම්ප්‍රේෂණ මාර්ගය (CRLH) හි පාඩු රහිත පරිපථ ආකෘති පෙන්වයි. රූපය 1(a) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, PRH TL සමාන පරිපථ ආකෘතිය සාමාන්‍යයෙන් ශ්‍රේණි ප්‍රේරණය සහ ෂන්ට් ධාරිතාවයේ සංයෝජනයකි. රූපය 1(b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, PLH TL පරිපථ ආකෘතිය ෂන්ට් ප්‍රේරණය සහ ශ්‍රේණි ධාරිතාවයේ සංයෝජනයකි. ප්‍රායෝගික යෙදුම් වලදී, PLH පරිපථයක් ක්‍රියාත්මක කිරීම කළ නොහැකි ය. මෙය නොවැළැක්විය හැකි පරපෝෂිත ශ්‍රේණි ප්‍රේරණය සහ ෂන්ට් ධාරිත්‍රක බලපෑම් නිසාය. එබැවින්, වර්තමානයේ සාක්ෂාත් කරගත හැකි වම් අත සම්ප්‍රේෂණ රේඛාවේ ලක්ෂණ සියල්ලම සංයුක්ත වම් අත සහ දකුණු අත ව්‍යුහයන් වන අතර, රූපය 1(c) හි පෙන්වා ඇත.
රූපය 1 විවිධ සම්ප්‍රේෂණ මාර්ග පරිපථ ආකෘති
සම්ප්‍රේෂණ මාර්ගයේ (TL) ප්‍රචාරණ නියතය (γ) ගණනය කරනු ලබන්නේ: γ=α+jβ=Sqrt(ZY), එහිදී Y සහ Z පිළිවෙලින් ප්‍රතිදානය සහ සම්බාධනය නියෝජනය කරයි. CRLH-TL සලකා බලන විට, Z සහ Y මෙසේ ප්‍රකාශ කළ හැක:
ඒකාකාර CRLH TL එකකට පහත විසරණ සම්බන්ධතාවය ඇත:
β අවධි නියතය තනිකරම තාත්වික සංඛ්‍යාවක් හෝ තනිකරම අතාත්වික සංඛ්‍යාවක් විය හැකිය. සංඛ්‍යාත පරාසයක් තුළ β සම්පූර්ණයෙන්ම තාත්වික නම්, γ=jβ තත්ත්වය නිසා සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ පාස්බෑන්ඩ් එකක් ඇත. අනෙක් අතට, β සංඛ්‍යාත පරාසයක් තුළ γ=α තත්ත්වය නිසා සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ නැවතුම් පටියක් ඇත. මෙම නැවතුම් කලාපය CRLH-TL ට අනන්‍ය වන අතර PRH-TL හෝ PLH-TL හි නොපවතී. රූප 2 (a), (b), සහ (c) පිළිවෙලින් PRH-TL, PLH-TL සහ CRLH-TL හි විසරණ වක්‍ර (එනම්, ω - β සම්බන්ධතාවය) පෙන්වයි. විසරණ වක්‍ර මත පදනම්ව, සම්ප්‍රේෂණ රේඛාවේ කණ්ඩායම් ප්‍රවේගය (vg=∂ω/∂β) සහ අවධි ප්‍රවේගය (vp=ω/β) ව්‍යුත්පන්න කර ඇස්තමේන්තු කළ හැකිය. PRH-TL සඳහා, vg සහ vp සමාන්තර බව වක්‍රයෙන් ද අනුමාන කළ හැකිය (එනම්, vpvg>0). PLH-TL සඳහා, වක්‍රය vg සහ vp සමාන්තර නොවන බව පෙන්වයි (එනම්, vpvg<0). CRLH-TL හි විසරණ වක්‍රය LH කලාපයේ (එනම්, vpvg < 0) සහ RH කලාපයේ (එනම්, vpvg > 0) පැවැත්ම ද පෙන්වයි. රූපය 2(c) හි දැකිය හැකි පරිදි, CRLH-TL සඳහා, γ පිරිසිදු තාත්වික සංඛ්‍යාවක් නම්, නැවතුම් කලාපයක් ඇත.
රූපය 2 විවිධ සම්ප්‍රේෂණ මාර්ගවල විසරණ වක්‍ර
සාමාන්‍යයෙන්, CRLH-TL හි ශ්‍රේණි සහ සමාන්තර අනුනාද වෙනස් වන අතර එය අසමතුලිත තත්වයක් ලෙස හැඳින්වේ. කෙසේ වෙතත්, ශ්‍රේණි සහ සමාන්තර අනුනාද සංඛ්‍යාත සමාන වන විට, එය සමතුලිත තත්වයක් ලෙස හඳුන්වනු ලබන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන සරල කළ සමාන පරිපථ ආකෘතිය රූපය 3(a) හි දක්වා ඇත.
රූපය 3 සංයුක්ත වම් අත සම්ප්‍රේෂණ මාර්ගයේ පරිපථ ආකෘතිය සහ විසරණ වක්‍රය
සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට, CRLH-TL හි විසරණ ලක්ෂණ ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ. මෙයට හේතුව, අවධි ප්‍රවේගය (එනම්, vp=ω/β) සංඛ්‍යාතය මත වැඩි වැඩියෙන් රඳා පවතින බැවිනි. අඩු සංඛ්‍යාතවලදී, CRLH-TL LH මගින් ආධිපත්‍යය දරන අතර, ඉහළ සංඛ්‍යාතවලදී, CRLH-TL RH මගින් ආධිපත්‍යය දරනු ලැබේ. මෙය CRLH-TL හි ද්විත්ව ස්වභාවය නිරූපණය කරයි. සමතුලිත CRLH-TL විසරණ රූප සටහන රූපය 3(b) හි දක්වා ඇත. රූපය 3(b) හි දැක්වෙන පරිදි, LH සිට RH දක්වා සංක්‍රාන්තිය සිදුවන්නේ:
ω0 යනු සංක්‍රාන්ති සංඛ්‍යාතයයි. එබැවින්, සමතුලිත අවස්ථාවෙහිදී, LH සිට RH දක්වා සුමට සංක්‍රාන්තියක් සිදු වේ, මන්ද γ යනු තනිකරම මනඃකල්පිත සංඛ්‍යාවක් වන බැවිනි. එබැවින්, සමතුලිත CRLH-TL විසරණය සඳහා නැවතුම් කලාපයක් නොමැත. ω0 හි β ශුන්‍ය වුවද (මාර්ගෝපදේශිත තරංග ආයාමයට සාපේක්ෂව අනන්තය, එනම්, λg=2π/|β|), ω0 හි vg ශුන්‍ය නොවන බැවින් තරංගය තවමත් ප්‍රචාරණය වේ. ඒ හා සමානව, ω0 හි, දිග d TL සඳහා අදියර මාරුව ශුන්‍ය වේ (එනම්, φ= - βd=0). අදියර අත්තිකාරම (එනම්, φ>0) LH සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ සිදු වේ (එනම්, ω<ω0), සහ අදියර ප්‍රමාදය (එනම්, φ<0) RH සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ සිදු වේ (එනම්, ω>ω0). CRLH TL සඳහා, ලාක්ෂණික සම්බාධනය පහත පරිදි විස්තර කෙරේ:
ZL සහ ZR පිළිවෙලින් PLH සහ PRH සම්බාධන වේ. අසමතුලිත අවස්ථාව සඳහා, ලාක්ෂණික සම්බාධනය සංඛ්‍යාතය මත රඳා පවතී. ඉහත සමීකරණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ සමතුලිත අවස්ථාව සංඛ්‍යාතයෙන් ස්වාධීන වන බැවින් එයට පුළුල් කලාප පළල ගැලපීමක් තිබිය හැකි බවයි. ඉහතින් ලබාගත් TL සමීකරණය CRLH ද්‍රව්‍යය නිර්වචනය කරන ව්‍යුහාත්මක පරාමිතීන්ට සමාන වේ. TL හි ප්‍රචාරණ නියතය γ=jβ=Sqrt(ZY) වේ. ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රචාරණ නියතය (β=ω x Sqrt(εμ)) ලබා දී ඇති විට, පහත සමීකරණය ලබා ගත හැක:
ඒ හා සමානව, TL හි ලාක්ෂණික සම්බාධනය, එනම්, Z0=Sqrt(ZY), ද්‍රව්‍යයේ ලාක්ෂණික සම්බාධනයට සමාන වේ, එනම්, η=Sqrt(μ/ε), එය පහත පරිදි ප්‍රකාශ වේ:
සමතුලිත සහ අසමතුලිත CRLH-TL (එනම්, n = cβ/ω) හි වර්තන දර්ශකය රූපය 4 හි දක්වා ඇත. රූපය 4 හි, එහි LH පරාසයේ CRLH-TL හි වර්තන දර්ශකය සෘණ වන අතර එහි RH පරාසයේ වර්තන දර්ශකය ධන වේ.
රූපය 4 සමබර සහ අසමතුලිත CRLH TL වල සාමාන්‍ය වර්තන දර්ශක.
1. LC ජාලය
රූපය 5(a) හි දැක්වෙන බෑන්ඩ්පාස් LC සෛල කඳුරැල්ලට දැමීමෙන්, d දිගෙහි ඵලදායී ඒකාකාරතාවයක් සහිත සාමාන්‍ය CRLH-TL එකක් කාලානුරූපව හෝ කාලානුරූපව ගොඩනගා ගත හැකිය. සාමාන්‍යයෙන්, CRLH-TL ගණනය කිරීමේ සහ නිෂ්පාදනය කිරීමේ පහසුව සහතික කිරීම සඳහා, පරිපථය ආවර්තිතා විය යුතුය. රූපය 1(c) හි ආකෘතිය හා සසඳන විට, රූපය 5(a) හි පරිපථ සෛලයට ප්‍රමාණයක් නොමැති අතර භෞතික දිග අනන්ත කුඩා වේ (එනම්, මීටර වලින් Δz). එහි විද්‍යුත් දිග θ=Δφ (rad) සලකා බලන විට, LC සෛලයේ අවධිය ප්‍රකාශ කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, යොදන ලද ප්‍රේරණය සහ ධාරිතාව සැබවින්ම සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, භෞතික දිග p ස්ථාපිත කළ යුතුය. යෙදුම් තාක්ෂණය තෝරා ගැනීම (ක්ෂුද්‍ර තීරුව, කොප්ලැනර් තරංග මාර්ගෝපදේශය, මතුපිට සවිකිරීමේ සංරචක ආදිය) LC සෛලයේ භෞතික ප්‍රමාණයට බලපානු ඇත. රූපය 5(a) හි LC සෛලය රූපය 1(c) හි වර්ධක ආකෘතියට සමාන වන අතර එහි සීමාව p=Δz→0 වේ. රූපය 5(b) හි p→0 යන ඒකාකාර තත්ත්වය අනුව, දිග d සහිත පරිපූර්ණ ඒකාකාර CRLH-TL ට සමාන TL එකක් (LC සෛල කඳුරැල්ලට දැමීමෙන්) සෑදිය හැකි අතර එමඟින් TL විද්‍යුත් චුම්භක තරංගවලට ඒකාකාරව පෙනේ.
රූපය 5 LC ජාලය මත පදනම් වූ CRLH TL.
LC සෛලය සඳහා, බ්ලොච්-ෆ්ලොකට් ප්‍රමේයයට සමාන ආවර්තිතා මායිම් කොන්දේසි (PBCs) සලකා බලන විට, LC සෛලයේ විසරණ සම්බන්ධතාවය පහත පරිදි ඔප්පු කර ප්‍රකාශ කරනු ලැබේ:
LC සෛලයේ ශ්‍රේණි සම්බාධනය (Z) සහ ෂන්ට් ප්‍රවේශය (Y) පහත සමීකරණ මගින් තීරණය වේ:
ඒකක LC පරිපථයේ විද්‍යුත් දිග ඉතා කුඩා බැවින්, ටේලර් ආසන්න අගය ලබා ගැනීමට භාවිතා කළ හැක:
2. භෞතික ක්‍රියාත්මක කිරීම
පෙර කොටසේදී, CRLH-TL ජනනය කිරීම සඳහා වන LC ජාලය සාකච්ඡා කර ඇත. එවැනි LC ජාල සාක්ෂාත් කර ගත හැක්කේ අවශ්‍ය ධාරිතාව (CR සහ CL) සහ ප්‍රේරණය (LR සහ LL) නිපදවිය හැකි භෞතික සංරචක භාවිතා කිරීමෙන් පමණි. මෑත වසරවලදී, මතුපිට සවිකිරීමේ තාක්ෂණය (SMT) චිප සංරචක හෝ බෙදා හරින ලද සංරචක යෙදීම විශාල උනන්දුවක් ඇති කර ගෙන ඇත. බෙදා හරින ලද සංරචක සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා මයික්‍රොස්ට්‍රිප්, ස්ට්‍රිප්ලයින්, කොප්ලැනර් තරංග මාර්ගෝපදේශය හෝ වෙනත් සමාන තාක්ෂණයන් භාවිතා කළ හැකිය. SMT චිප් හෝ බෙදා හරින ලද සංරචක තෝරාගැනීමේදී සලකා බැලිය යුතු බොහෝ සාධක තිබේ. විශ්ලේෂණය සහ සැලසුම් අනුව SMT-පාදක CRLH ව්‍යුහයන් වඩාත් සුලභ වන අතර ක්‍රියාත්මක කිරීමට පහසුය. බෙදා හරින ලද සංරචක හා සසඳන විට ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීම සහ නිෂ්පාදනය කිරීම අවශ්‍ය නොවන රාක්කයෙන් පිටත SMT චිප සංරචක තිබීම මෙයට හේතුවයි. කෙසේ වෙතත්, SMT සංරචක ලබා ගැනීමේ හැකියාව විසිරී ඇති අතර, ඒවා සාමාන්‍යයෙන් අඩු සංඛ්‍යාතවල (එනම්, 3-6GHz) පමණක් ක්‍රියා කරයි. එබැවින්, SMT-පාදක CRLH ව්‍යුහයන්ට සීමිත මෙහෙයුම් සංඛ්‍යාත පරාසයන් සහ නිශ්චිත අදියර ලක්ෂණ ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, විකිරණ යෙදුම් වලදී, SMT චිප සංරචක කළ නොහැකි විය හැකිය. රූප සටහන 6 හි CRLH-TL මත පදනම් වූ බෙදා හරින ලද ව්‍යුහයක් පෙන්වයි. ව්‍යුහය අන්තර් ඩිජිටල් ධාරණාව සහ කෙටි-පරිපථ රේඛා මගින් සාක්ෂාත් කරගනු ලබන අතර, පිළිවෙලින් ශ්‍රේණි ධාරණාව CL සහ සමාන්තර ප්‍රේරණය LL LH සාදයි. රේඛාව සහ GND අතර ධාරණාව RH ධාරණාව CR ලෙස උපකල්පනය කර ඇති අතර, අන්තර් ඩිජිටල් ව්‍යුහයේ ධාරා ප්‍රවාහය මගින් සාදන ලද චුම්භක ප්‍රවාහය මගින් ජනනය වන ප්‍රේරණය RH ප්‍රේරණය LR ලෙස උපකල්පනය කෙරේ.
රූපය 6 අන්තර් ඩිජිටල් ධාරිත්‍රක සහ කෙටි රේඛා ප්‍රේරක වලින් සමන්විත ඒකමාන ක්ෂුද්‍ර තීරුව CRLH TL.
ඇන්ටනා පිළිබඳ වැඩිදුර දැන ගැනීමට කරුණාකර පිවිසෙන්න:
පළ කිරීමේ කාලය: අගෝස්තු-23-2024
