I. හැඳින්වීම
ස්වභාවිකව නොපවතින ඇතැම් විද්‍යුත් චුම්භක ගුණ නිපදවීමට කෘතිමව නිර්මාණය කරන ලද ව්‍යුහයන් ලෙස පාරද්‍රව්‍ය වඩාත් හොඳින් විස්තර කළ හැක. සෘණ අවසරය සහ සෘණ පාරගම්යතාව සහිත පාරද්‍රව්‍ය වම් අත පාර ද්‍රව්‍ය (LHM) ලෙස හැඳින්වේ. LHMs විද්‍යාත්මක සහ ඉංජිනේරු ප්‍රජාවන් තුළ පුළුල් ලෙස අධ්‍යයනය කර ඇත. 2003 දී, සයන්ස් සඟරාව විසින් සමකාලීන යුගයේ හොඳම විද්‍යාත්මක ජයග්‍රහණ දහයෙන් එකක් ලෙස LHM නම් කරන ලදී. නව යෙදුම්, සංකල්ප සහ උපාංග සංවර්ධනය කර ඇත්තේ LHM වල අද්විතීය ගුණාංග සූරාකෑමෙනි. සම්ප්රේෂණ මාර්ග (TL) ප්‍රවේශය LHM වල මූලධර්ම විශ්ලේෂණය කළ හැකි ඵලදායී සැලසුම් ක්‍රමයකි. සාම්ප්‍රදායික TL සමඟ සසඳන විට, metamaterial TL වල වැදගත්ම ලක්ෂණය වන්නේ TL පරාමිතීන් පාලනය කිරීමේ හැකියාව (ප්‍රචාරණ නියතය) සහ ලාක්ෂණික සම්බාධනයයි. metamaterial TL පරාමිතිවල පාලන හැකියාව වඩාත් සංයුක්ත ප්‍රමාණය, ඉහළ කාර්ය සාධනය සහ නව ක්‍රියාකාරකම් සහිත ඇන්ටෙනා ව්‍යුහයන් සැලසුම් කිරීම සඳහා නව අදහස් සපයයි. රූප සටහන 1 (a), (b), සහ (c) පිරිසිදු දකුණු අත සම්ප්රේෂණ රේඛාවේ (PRH), පිරිසිදු වම් අත සම්ප්රේෂණ මාර්ගය (PLH) සහ සංයුක්ත වම්-දකුණු අත සම්ප්රේෂණ රේඛාවේ පාඩු රහිත පරිපථ ආකෘති පෙන්වයි. CRLH), පිළිවෙලින්. රූප සටහන 1(a) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, PRH TL සමාන පරිපථ ආකෘතිය සාමාන්යයෙන් ශ්‍රේණි ප්‍රේරණය සහ shunt ධාරණාව සංයෝගයකි. රූප සටහන 1(b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, PLH TL පරිපථ ආකෘතිය ෂන්ට් ප්‍රේරණය සහ ශ්‍රේණි ධාරණතාවයේ එකතුවකි. ප්‍රායෝගික යෙදුම් වලදී, PLH පරිපථයක් ක්රියාත්මක කිරීම කළ නොහැක්කකි. මෙයට හේතුව නොවැළැක්විය හැකි පරපෝෂිත ශ්‍රේණි ප්‍රේරණය සහ shunt ධාරණාව බලපෑම් ය. එබැවින්, වර්තමානයේ සාක්ෂාත් කර ගත හැකි වම් අත සම්ප්රේෂණ රේඛාවේ ලක්ෂණ සියල්ල රූප සටහන 1(c) හි දැක්වෙන පරිදි සංයුක්ත වම් අත සහ දකුණු අත ව්‍යුහයන් වේ.
රූපය 1 විවිධ සම්ප්රේෂණ මාර්ග පරිපථ ආකෘති
සම්ප්රේෂණ රේඛාවේ (TL) ප්‍රචාරණ නියතය (γ) ගණනය කරනු ලබන්නේ: γ=α+jβ=Sqrt(ZY), මෙහි Y සහ Z පිළිවෙලින් පිළිගැනීම සහ සම්බාධනය නියෝජනය කරයි. CRLH-TL, Z සහ Y සලකා බැලීමේදී ප්‍රකාශ කළ හැක්කේ:
ඒකාකාර CRLH TL පහත විසරණ සම්බන්ධතාවයක් ඇත:
අදියර නියතය β සම්පූර්ණයෙන්ම තාත්වික සංඛ්යාවක් හෝ සම්පූර්ණයෙන්ම මනඃකල්පිත සංඛ්යාවක් විය හැක. සංඛ්‍යාත පරාසයක් තුළ β සම්පූර්ණයෙන්ම සැබෑ නම්, γ=jβ තත්ත්වය හේතුවෙන් සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ පාස්බෑන්ඩ් එකක් ඇත. අනෙක් අතට, β යනු සංඛ්‍යාත පරාසයක් තුළ තනිකරම පරිකල්පනීය සංඛ්යාවක් නම්, γ=α තත්ත්වය හේතුවෙන් සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ නැවතුම් කලාපයක් ඇත. මෙම නැවතුම් පටිය CRLH-TL සඳහා අනන්‍ය වන අතර PRH-TL හෝ PLH-TL හි නොපවතී. රූප සටහන 2 (a), (b), සහ (c) පිළිවෙළින් 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 හැක. PRH-TL සඳහා, එය vg සහ vp සමාන්තර බව වක්‍රයෙන් ද අනුමාන කළ හැක (එනම්, vpvg>0). PLH-TL සඳහා, වක්‍රය පෙන්වන්නේ vg සහ vp සමාන්තර නොවන බවයි (එනම් vpvg<0). CRLH-TL හි විසරණ වක්‍රය LH කලාපයේ (එනම් vpvg <0) සහ RH කලාපයේ (එනම් vpvg > 0) පැවැත්ම ද පෙන්වයි. රූප සටහන 2(c) හි දැකිය හැකි පරිදි, CRLH-TL සඳහා, γ යනු පිරිසිදු තාත්වික සංඛ්යාවක් නම්, නැවතුම් කලාපයක් ඇත.
රූප සටහන 2 විවිධ සම්ප්රේෂණ මාර්ගවල විසරණ වක්ර
සාමාන්යයෙන්, CRLH-TL හි ශ්‍රේණි සහ සමාන්තර අනුනාද වෙනස් වේ, 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 සරල කළ සමාන පරිපථ ආකෘතිය රූප සටහන 3(a) හි දැක්වේ.
Figure 3 පරිපථ ආකෘතිය සහ සංයුක්ත වම් අත සම්ප්රේෂණ මාර්ගයේ විසරණ වක්‍රය
සංඛ්යාතය වැඩි වන විට, CRLH-TL හි විසරණ ලක්ෂණ ක්රමයෙන් වැඩි වේ. මෙයට හේතුව අදියර ප්‍රවේගය (එනම් vp=ω/β) සංඛ්යාතය මත වඩ වඩාත් රඳා පවතින බැවිනි. අඩු සංඛ්‍යාතවලදී, CRLH-TL LH විසින් ආධිපත්‍යය දරන අතර, ඉහළ සංඛ්‍යාතවලදී, CRLH-TL ආධිපත්‍යය දරන්නේ RH විසිනි. මෙය CRLH-TL හි ද්විත්ව ස්වභාවය නිරූපණය කරයි. සමතුලිතතා CRLH-TL විසරණ රූප සටහන රූප සටහන 3 (b) හි දැක්වේ. රූප සටහන 3(b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, LH සිට RH දක්වා සංක්‍රමණය සිදු වන්නේ:
මෙහි ω0 යනු සංක්‍රාන්ති සංඛ්‍යාතයයි. එබැවින්, සමතුලිත අවස්ථාවෙහිදී, LH සිට RH දක්වා සුමට සංක්‍රමණයක් සිදු වන්නේ γ යනු හුදු පරිකල්පනීය සංඛ්යාවක් වන බැවිනි. එබැවින්, සමතුලිත CRLH-TL විසුරුම සඳහා නැවතුම් පටියක් නොමැත. β යනු ω0 හි ශුන්‍ය වුවද (මාර්ගෝපදේශ තරංග ආයාමයට සාපේක්ෂව අනන්තය, එනම් λg=2π/|β|), තරංගය තවමත් ප්‍රචාරණය වන්නේ ω0 හි vg ශුන්‍ය නොවන බැවිනි. ඒ හා සමානව, ω0 හි දී, TL දිග d සඳහා අදියර මාරුව ශුන්‍ය වේ (එනම්, φ= - βd=0). අදියර අත්තිකාරම් (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 යනු පිළිවෙලින් PLH සහ PRH සම්බාධක වේ. අසමතුලිත අවස්ථාව සඳහා, ලාක්ෂණික සම්බාධනය සංඛ්යාතය මත රඳා පවතී. ඉහත සමීකරණය පෙන්නුම් කරන්නේ සමබර අවස්ථාව සංඛ්‍යාතයෙන් ස්වායත්ත වන බැවින් එයට පුළුල් කලාප පළලක් තිබිය හැකි බවයි. ඉහත ව්‍යුත්පන්න කර ඇති TL සමීකරණය CRLH ද්‍රව්‍ය නිර්වචනය කරන ව්‍යුත්පන්න පරාමිතීන්ට සමාන වේ. TL හි ප්‍රචාරණ නියතය γ=jβ=Sqrt(ZY) වේ. ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රචාරණ නියතය (β=ω x Sqrt(εμ)) අනුව, 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 ප්‍රකාශ වන්නේ:
සමතුලිත සහ අසමතුලිත CRLH-TL හි වර්තන දර්ශකය (එනම්, n = cβ/ω) රූප සටහන 4 හි පෙන්වා ඇත. රූප සටහන 4 හි, එහි LH පරාසයේ CRLH-TL හි වර්තන දර්ශකය සෘණ වන අතර එහි RH හි වර්තන දර්ශකය. පරාසය ධනාත්මක වේ.
රූපය 4 සමතුලිත සහ අසමතුලිත CRLH TL වල සාමාන්‍ය වර්තන දර්ශක.
1. LC ජාලය
රූප සටහන 5(a) හි පෙන්වා ඇති බෑන්ඩ්පාස් LC සෛල කැස්කැඩින් කිරීමෙන්, d දිගෙහි ඵලදායී ඒකාකාරිත්වයක් සහිත සාමාන්‍ය CRLH-TL කාලානුරූපව හෝ වරින් වර ගොඩනැගිය හැක. සාමාන්යයෙන්, CRLH-TL ගණනය කිරීමේ සහ නිෂ්පාදනය කිරීමේ පහසුව සහතික කිරීම සඳහා, පරිපථය ආවර්තිතා විය යුතුය. රූප සටහන 1(c) හි ආකෘතිය හා සසඳන විට, Figure 5(a) හි පරිපථ සෛලයට ප්‍රමාණය නොමැති අතර භෞතික දිග අසීමිත ලෙස කුඩා වේ (එනම්, මීටර වලින් Δz). එහි විද්‍යුත් දිග θ=Δφ (rad) සලකන විට, LC සෛලයේ අදියර ප්‍රකාශ කළ හැක. කෙසේ වෙතත්, ඇත්ත වශයෙන්ම ව්‍යවහාරික ප්‍රේරණය සහ ධාරණාව සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා භෞතික දිග p ස්ථාපිත කිරීම අවශ්‍ය වේ. යෙදුම් තාක්ෂණය තෝරාගැනීම (මයික්‍රොස්ට්‍රිප්, කොප්ලැනර් තරංග මාර්ගෝපදේශය, මතුපිට සවිකිරීම් සංරචක යනාදිය) LC සෛලයේ භෞතික ප්‍රමාණයට බලපානු ඇත. රූප සටහන 5(a) හි LC සෛලය රූප සටහන 1(c) හි වර්ධක ආකෘතියට සමාන වන අතර එහි සීමාව p=Δz→0. රූප සටහන 5(b) හි p→0 ඒකාකාර තත්ත්‍වයට අනුව, d දිග සහිත පරමාදර්ශී ඒකාකාර CRLH-TL එකකට සමාන වන (LC සෛල කැස්කැඩින් කිරීමෙන්) TL සෑදිය හැක, එවිට TL විද්‍යුත් චුම්භක තරංගවලට ඒකාකාරව දිස්වේ.
LC ජාලය මත පදනම්ව රූප සටහන 5 CRLH TL.
LC සෛලය සඳහා, Bloch-Floquet ප්‍රමේයයට සමාන ආවර්තිතා මායිම් තත්ත්‍වයන් (PBCs) සැලකිල්ලට ගනිමින්, LC සෛලයේ විසරණ සම්බන්ධතාවය පහත පරිදි ඔප්පු කර ප්‍රකාශ කරනු ලැබේ:
LC සෛලයේ ශ්‍රේණි සම්බාධනය (Z) සහ shunt admittance (Y) පහත සමීකරණ මගින් තීරණය වේ:
ඒකක LC පරිපථයේ විදුලි දිග ඉතා කුඩා බැවින්, ටේලර් ආසන්න වශයෙන් ලබා ගැනීමට භාවිතා කළ හැක:
2. භෞතික ක්රියාත්මක කිරීම
පෙර කොටසේ, CRLH-TL ජනනය කිරීමට LC ජාලය සාකච්ඡා කර ඇත. එවැනි LC ජාල සාක්ෂාත් කරගත හැක්කේ අවශ්‍ය ධාරිතාව (CR සහ CL) සහ ප්‍රේරණය (LR සහ LL) නිපදවිය හැකි භෞතික සංරචක භාවිතා කිරීමෙන් පමණි. මෑත වසරවලදී, මතුපිට සවි කිරීමේ තාක්ෂණය (SMT) චිප් සංරචක හෝ බෙදා හරින ලද සංරචක යෙදීම විශාල උනන්දුවක් ඇති කර ඇත. බෙදා හරින ලද සංරචක සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා මයික්‍රොස්ට්‍රිප්, ස්ට්‍රිප්ලයින්, කොප්ලැනර් තරංග මාර්ගෝපදේශය හෝ වෙනත් සමාන තාක්ෂණයන් භාවිතා කළ හැක. SMT චිප්ස් හෝ බෙදා හරින ලද සංරචක තෝරාගැනීමේදී සලකා බැලිය යුතු බොහෝ සාධක තිබේ. SMT මත පදනම් වූ CRLH ව්‍යුහයන් වඩාත් සුලභ වන අතර විශ්ලේෂණය සහ සැලසුම් අනුව ක්රියාත්මක කිරීමට පහසුය. මෙයට හේතුව වන්නේ බෙදා හරින ලද සංරචක වලට සාපේක්ෂව ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීම සහ නිෂ්පාදනය කිරීම අවශ්‍ය නොවන, රාක්කයෙන් පිටත SMT චිප් සංරචක තිබීමයි. කෙසේ වෙතත්, SMT සංරචක ලබා ගැනීමේ හැකියාව විසිරී ඇති අතර, ඒවා සාමාන්යයෙන් ක්‍රියා කරන්නේ අඩු සංඛ්‍යාතවල (එනම්, 3-6GHz) පමණි. එබැවින්, SMT මත පදනම් වූ CRLH ව්‍යුහයන් සීමිත මෙහෙයුම් සංඛ්‍යාත පරාසයන් සහ විශේෂිත අවධි ලක්ෂණ ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, විකිරණශීලී යෙදුම්වල, SMT චිප් සංරචක ශක්‍ය නොවේ. CRLH-TL මත පදනම්ව බෙදා හරින ලද ව්යුහයක් රූප සටහන 6 පෙන්වයි. ව්‍යුහය අන්තර් සංඛ්‍යාංක ධාරණාව සහ කෙටි-පරිපථ රේඛා මගින් සාක්ෂාත් කර ගන්නා අතර, පිළිවෙලින් LH හි ශ්‍රේණියේ ධාරිතාව CL සහ සමාන්තර ප්‍රේරණය LL සාදයි. රේඛාව සහ GND අතර ධාරණාව RH ධාරණාව CR ලෙස උපකල්පනය කරනු ලබන අතර, අන්තර් ඩිජිටල් ව්‍යුහයේ ධාරා ප්‍රවාහයෙන් සාදන ලද චුම්බක ප්‍රවාහය මගින් ජනනය වන ප්‍රේරණය RH ප්‍රේරණය LR ලෙස උපකල්පනය කෙරේ.
රූප සටහන 6 අන්තර් ඩිජිටල් ධාරිත්‍රක සහ කෙටි රේඛා ප්‍රේරක වලින් සමන්විත ඒකමාන ක්ෂුද්‍ර තීරු CRLH TL.
ඇන්ටනා පිළිබඳ වැඩිදුර දැන ගැනීමට කරුණාකර පිවිසෙන්න:
පසු කාලය: අගෝස්තු-23-2024
