Kablosuz iletişimde anten minyatürleştirme gerekliliği
Elektrik mühendisliğinin hemen hemen tüm alanlarında araştırma ilgisi minyatürleştirmeye doğru kaymıştır. Özellikle elektromanyetizma ve antenler istisna değildir. Tüm dünyada kablosuz sistemlerin hızla gelişmesiyle birlikte minyatür antenler, birçok anten mühendisi için aktif bir araştırma alanı haline geldi. Geçtiğimiz birkaç yılda, minyatürleştirilmiş anten tasarımına büyük bir vurgu yapılmıştır. Küçük antenlerin kullanılmasının pek çok nedeni vardır ve bunların çoğu fiziksel kısıtlamalara dayanmaktadır. Örneğin, yüksek hızlı uçaklar veya savaş gemileri, mekanik mukavemet, yani büyük antenlerin kullanılması için rüzgar yaşı nedeniyle kolayca hasar görebilir. Yerel alan ağları için alıcı ön ucunun geri kalanıyla sonuçta tek bir yongaya sığacak kadar küçük antenler yapmaya artan bir ilgi var. Mobil platformlarda anten yerleşimi için sınırlı alan mevcudiyeti nedeniyle, aralarında karşılıklı ve parazitik bağlantı riski oluşturan daha fazla anten yakın bir şekilde paketlenebilir. Görünmez askeri kara araçları, polis veya güvenlik güçlerinin gizli elektrikli cihazları, karayolu taşıtları veya trenlerinde engel açıklığı ve küçük hayvanların telsiz takibi gibi birçok uygulamada küçük antenler gereklidir. Kişisel iletişim gibi çok yeni bir uygulamada da kullanılmaktadır. ve akıllı telefonlar, tabletler ve bilgisayarlar RFID ve algılama sistemleri gibi el cihazları ve baskılı devre kartı tasarımı vb.
Minyatürleştirmenin Anten Performanslarına Etkisi
Bir antenin minyatürleştirilmesinin radyasyon özelliklerini etkilediği iyi bilinmektedir. Bir antenin boyutunun küçültülmesi bant genişliğini, kazancını, verimliliğini ve beslemeyle eşleşmesini etkiler. Bu, doğrudan bir antenin, kılavuzlu bir dalgayı yayılan bir dalgaya dönüştürmek için kullanılan bir cihaz olduğu gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu dönüşüm süreci dalga boyu ile ilgilidir ve anten boyutu, bu dönüşümün ne kadar iyi ve hangi frekanslar için tatmin edici olduğunu belirlemede anten teknolojisinden daha önemlidir. Birçok yazar, bir antenin elektriksel boyutu ile radyasyon performansları arasındaki ilişkiyi birkaç yıldır incelemiştir. Anten boyutu ve performansı birbiriyle yakından ilişkilidir. Anten boyutu ile maksimum bant genişliği ve kazancı arasındaki bağlantıyı gösteren ilk temel sonuçlar 1940'ların sonlarında sunuldu. Wheeler, bir antenin radyasyonunu ölçmek için anten direnci ile anten reaktansı arasındaki bölüm olarak tanımlanan radyasyon güç faktörünü kullandı. Wheeler, basit bir eşdeğer toplu devre kullanarak, antenin basit bir devre ile eşleştirildiği durumlarda, bu bölümün bant genişliğinin verimlilik ile çarpımına eşdeğer olduğunu çıkardı. Bu ilk makale, verimlilik ve bant genişliğinin ürününün bir antenin kapladığı hacimle doğrudan ilişkili olduğunu matematiksel olarak doğrulamaya yönelik ilk girişimdi. Nitekim, bir antenin boyutu küçüldükçe reaktansı artar, ancak radyasyon direnci azalır. Wheeler'ın çalışması, eşdeğer topaklanmış devre elemanını anten etrafındaki küresel dalga empedans fonksiyonlarının kısmi fraksiyonlarındaki bir genişlemeden türeten Chu tarafından genelleştirildi. Böylece, çok yönlü bir antenin minimum kalite faktörü Q ile hacmi arasındaki ilişki resmen kuruldu. Bu sonuçlar, anten minyatürleştirmesinin antenin kazancını, bant genişliğini ve verimliliğini etkilediğini göstermektedir. Ek olarak, Q antenindeki artış ve elektrik boyutundaki azalma nedeniyle antenlerin beslemeyle eşleşmesi daha zor hale gelir.
Literatür incelemesi
Minyatürleştirilmiş bir anten oluşturmanın en basit yolu, farklı toplanmış elemanlar yüklemektir. Buradaki fikir, yarım dalga boyundan daha küçük bir antenin, yükleme ile telafi edilmesi gereken güçlü reaktif giriş empedansına sahip olmasıdır. Yükleme, kapasitör, bobin, üstten yükleme vb. Eklenerek gerçekleştirilebilir. Bu yüklemenin etkisi ya antenin verimini düşürmek ya da antenin kalite faktörünü arttırmak ve böylece bant genişliğini azaltmaktır. Menderesli anten, yarım dalga boylu bir dipolün telin kıvrılmasıyla sıkıştırıldığı, minyatürleştirilmiş antenlerin başka bir basit şeklidir. Menderes tipi bir slot anten tasarlamak için benzer bir yaklaşım uygulanmıştır. Kıvrımlı antenlerin 50 W'lık bir hat ile eşleşmesi çok zordur. Bu zorluk, yakın aralıklı teller üzerinde zıt yönlerde akan neredeyse faz içi elektrik akımlarının radyasyonunun uzak alan bölgesinde birbirini iptal etme eğiliminde olmasından kaynaklanmaktadır. Bu, çok düşük bir radyasyon direncine yol açar. Minyatürleştirilmiş antenin bant genişliğini arttırmak için iki şeritli kıvrımlı bir hat kullanıldı.
Metamalzemelerin geliştirilmesi, anten tasarımcılarının alışılmadık özelliklere veya gelişmiş performansa sahip yeni bir yapı yaratmaları için yeni bir olasılık açtı. Metamalzemeler, doğal olarak oluşan malzemelerde bulunmayan olağandışı özellikler sergileyen yapay olarak üretilmiş yapılar veya ortamlardır. Konak ortamına periyodik yapıların belirli katkılarının gömülmesiyle sentezlenebilir. Bu malzemelerin bazıları negatif geçirgenlik veya negatif geçirgenlik sergiler. Bu tür malzemelerin hem geçirgenliği hem de geçirgenliği aynı frekansta negatifse, bu durumda kompozit, izotropik ortam için etkili bir negatif kırılma indisine sahiptir ve sol elle kullanılan bir metamalzeme olarak adlandırılır. 1968'de ilk teorik çalışmalar Veselago tarafından yapıldı. Çalışmalarının uzun bir boşluğundan sonra, pendry ve diğerleri tarafından ilk metamalzemenin başlatılmasıyla bu alana yeniden bir ilgi oldu . Pendry, manyetik olmayan malzemelerden yapılmış olmasına rağmen bir bant negatif geçirgenlik değerleri sergileyen Yarık Halka Rezonatörlerinden (SRR) ve negatif geçirgenliği sağlayan tellerden oluşan yapay bir malzeme önerdi. Ardından, Smith ve ark. bir dizi SRR ve tellerden oluşan ilk solak malzemenin gerçekleştirildiğini gösterdi.
Nanofotonik alanındaki atılımlar - ışığın nanometre ölçeğinde nasıl davrandığı - uzaktan nano ölçekli algılamadan enerji hasadı ve tıbbi tanılamaya kadar muazzam uygulamaları olan insan yapımı malzemeler olan "metamalzemelerin" icat edilmesinin yolunu açtı. Ancak günlük yaşam üzerindeki etkileri, büyük hata payları olan karmaşık bir üretim süreci tarafından engellenmiştir.
Şimdi, Light: Science and Applications dergisinde yayınlanan yeni bir disiplinlerarası Tel Aviv Üniversitesi çalışması, temel nanofotonik, metamalzeme unsurlarını tasarlama ve karakterize etme sürecini kolaylaştırmanın bir yolunu gösteriyor. Çalışma, TAU Fizik ve Astronomi Okulu'ndan Dr. Haim Suchowski ve TAU Blavatnik Bilgisayar Bilimleri Fakültesi'nden Prof. Lior Wolf tarafından yönetildi ve araştırma bilimcisi Dr. Michael Mrejen ve TAU lisansüstü öğrencileri Itzik Malkiel, Achiya Nagler ve Uri Arieli tarafından yürütüldü.
Dr. Mrejen, "Metamalzemeleri tasarlama süreci nano ölçekli öğeleri hassas bir elektromanyetik yanıtla oymaktan ibarettir" diyor. "Ancak fiziğin karmaşıklığı nedeniyle, bu öğelerin tasarımı, üretimi ve karakterizasyon süreçleri, uygulamalarını önemli ölçüde sınırlandıran büyük miktarda deneme yanılma gerektiriyor."
Prof. Wolf, "Yeni yaklaşımımız neredeyse tamamen insan beyninin katmanlı ve hiyerarşik mimarisinden esinlenen bir bilgisayar ağı olan Derin Öğrenmeye dayanıyor" diye açıklıyor. "Konuşma tanıma, çeviri ve görüntü işleme dahil olmak üzere teknolojideki büyük gelişmelerden sorumlu, makine öğreniminin en gelişmiş biçimlerinden biri. Nanofotonik, metamalzeme öğeleri tasarlamak için doğru yaklaşım olacağını düşündük. "
Bilim adamları, ağa nanoelementlerin şekilleri ile elektromanyetik tepkileri arasındaki karmaşık ilişkiyi öğretmek için 15.000 yapay deney içeren bir Derin Öğrenme ağını beslediler. Dr. Suchowski, "'Eğitimli' bir Derin Öğrenme ağının, fabrikasyon bir nano yapının geometrisini bir saniyede öngörebileceğini gösterdik," diyor.
Araştırmacılar ayrıca, yaklaşımlarının, belirli kimyasallar ve proteinlerle etkileşime girebilen yeni nanoelement tasarımını başarıyla ürettiğini de gösterdiler.
Dr. Suchowski, "Bu sonuçlar, spektroskopi ve hedefli terapi, yani zararlı proteinleri hedefleyebilen nanopartiküllerin verimli ve hızlı tasarımı dahil olmak üzere pek çok alana geniş ölçüde uygulanabilir" diyor. "İlk kez, binlerce sentetik deneyle eğitilmiş yeni bir Derin Sinir Ağı, yalnızca nano boyutlu nesnelerin boyutlarını belirleyebilmekle kalmadı, aynı zamanda hedeflenen kimyasallar için meta yüzey tabanlı optik elemanların hızlı tasarımına ve karakterizasyonuna da izin verebildi. ve biyomoleküller.
"Bizim çözümümüz de tam tersi şekilde çalışıyor. Bir şekil üretildikten sonra, gerçekte üretilmiş olan kesin şekli belirlemek genellikle pahalı ekipman ve zaman alır. Bilgisayar tabanlı çözümümüz, bunu basit bir aktarım ölçümüne dayalı olarak bir saniyede yapıyor. "
Yeni yöntemleri için bir patent de yazan araştırmacılar, şu anda Derin Öğrenme algoritmalarını nanopartiküllerin kimyasal karakterizasyonunu içerecek şekilde genişletiyorlar.
Bu makale AFTAU tarafından sağlanan materyallerden yeniden yayınlanmıştır . Not: Materyal, uzunluk ve içerik açısından düzenlenmiş olabilir. Daha fazla bilgi için lütfen belirtilen kaynak ile iletişime geçin.
1. K. Fujimoto, A. Henderson, K. Hirasawa, JR James, Küçük Antenler. New York: John Wiley
and Sons, Research Studies Press, 1987.
2. RC Hansen, Electrically Small Superdirective ve Superconducting Antenler. Hoboken,
New Jersey: Wiley, 2006.
3. RA Burberry, “Elektriksel olarak küçük antenler: Bir inceleme,” Elektriksel
Küçük Antenler üzerine IEEE Colloquium . Londra, Birleşik Krallık: IEEE, Ekim 1990, sayfa 1-5.
4. H. A Wheeler, "Küçük antenlerin temel sınırlamaları", Proceedings of the IRE, cilt. 35,
pp. 1479-1484, Aralık 1947.
5. LJ Chu, "Omni-Yönlü antenlerde fiziksel sınırlama", Journal of Applied Physics,
cilt. 19, s. 1163–1175, Aralık 1948.
6. AK Skrivervik, J.-F. Zürcher, O. Staub, JRMosig, “PCS anten tasarımı:
Minyatürleştirmenin zorluğu ,” IEEE Antenleri ve Propagat. Dergi, cilt. 43, hayır. 4, sayfa 12–26, Ağustos 2001.
7. J. Rashed ve CT Tai, “Yeni bir Rezonant anten sınıfı”, IEEE Trans. Antenler
Propagat., Cilt. 39, s. 1428–1430, Eylül 1991.
8. JM Kim, JG Yook, WY Song, YJ Yoon, JY Park ve HK Park,
Proc. Antenler Propagat. Soc. Int. Symp., AP-S. Dig., Cilt. 2,
Boston, MA, Temmuz 2001, s. 724–727.
9. K. Noguchi, N. Yasui, M. Mizusawa, S. Betsudan ve T. Katagi, "
İletken kutuya monte edilmiş iki şeritli menderes hatlı antenin bant genişliğini artırma ", Proc. Antenler Propagat.
Soc. Int. Symp., AP-S. Dig., Cilt. 4, 2001, s. 112–115.
10. N. Engheta ve RW Ziolkowski, Eds., Metamaterials: Physics and Engineering
Explorations. Hoboken-Piscataway, NJ: Wiley-IEEE Press, 2006.
11. BA Munk, Metamaterials: Critique and Alternatives. New York: Wiley, 2009.
12. Veselago, VG, "Aynı anda negatif
e ve μ değerlerine sahip maddelerin elektrodinamiği ," Sovyet Fiziği USP., Cilt. 10, hayır. 4, 509–514, Ocak – Şubat. 1968.
13. JB Pendry, AJ Holden, WJ Stewart ve I. Youngs, "
Metalik Mezo Yapılarda Son Derece Düşük Frekanslı Plazmonlar", Phys. Rev. Lett., Cilt 76, no. 25, s. 4773–4776, Haziran
1996.
14. Pendry, JB, AJ Holden, DJ Robbins ve WJ Stewart, "İletkenlerden manyetizma
ve geliştirilmiş doğrusal olmayan fenomen", IEEE Trans. Mikrodalga Teorisi Teknolojisi, cilt. 47, №11,
s.2075–2084, Kasım 1999.
15. Smith, DR, WJ Padilla, DC Vier, SC Nemat-Nasser ve S. Schultz, "Aynı
anda negatif geçirgenlik ve geçirgenlik ile kompozit ortam," Phys. Rev. Lett., Cilt. 84,
hayır. 18, pp.4184–4187, Mayıs 2000.
16. A. Alu, F. Bilotti, N. Engheta ve L. Vegni, "
Metamalzemelerle yüklü alt dalga boyu, kompakt, rezonant yama antenleri", IEEE Trans. Antenler Propag., Cilt. 55, hayır. 1, pp. 13–25,
2007.
17. K. Buell, H. Mosallaei ve K. Sarabandi, “
Ayarlanabilir minyatürleştirme faktörleri sağlayan küçük yama antenler için bir substrat ,” IEEE Trans. Microw. Teori Teknolojisi, cilt. 54, hayır. 1, pp. 135–146,
2006.
18. H. Mosallaei ve K. Sarabandi, “
Manyeto dielektrik gömülü devre metasubstrat üzerine basılmış yama anten tasarımı ve modellemesi ,” IEEE Trans. Antenler Propagat., Cilt. 55, hayır. 1, sayfa
45–52, 2007.
19. Malkiel, I., Mrejen, M., Nagler, A., Arieli, U., Wolf, L. ve Suchowski, H. (2018). Derin Öğrenme yoluyla plazmonik nanoyapı tasarımı ve karakterizasyonu. Işık: Bilim ve Uygulamalar, 7 (1), 60.https://doi.org/10.1038/s41377-018-0060-7
Aylarca süren sıkı çalışmadan sonra mükemmel bir sinir ağı eğitimini yeni bitirdiğinizi hayal edin. Eğitim verileri, test verileri üzerinde iyi çalışır ve tüm doğrulama testlerinizi geçer.
Kümeleme, birbirine benzer veri noktaları içeren gruplar oluşturmak için kullanılan denetimsiz bir makine öğrenme algoritmasıdır. Denetimsiz bir makine öğrenimi algoritması olarak, sonuçları denetimli makine öğrenimi algoritmaları için kullanılabilen bir test veri kümesi gibi bir şeye karşı test edemezsiniz.
İnsanlar NFT satarak milyonlarca dolar kazanıyor. İnanılmaz! Aşağıdaki NFT satışları sadece bir ay içinde gerçekleşti ve bu - Coinbase_NFT öncesi- Zuckerverse öncesi!!! Bu güzel çılgınlığın bir sonucu da insanların güzel NFT projelerini birbirlerine satmasıdır.
Bir sabah en sevdiğim kafede oturmuş kitap okuyordum ki birden aklıma geldi. Ebeveyn olmayı seçtiğim yaşım yaklaşıyordu ama bunu başka biriyle yapmamın hiçbir yolu yoktu.
Terapi seansımı bitirdim ve kendimi tükenmiş hissettim. Oturup bir saatin işini düşünürken, gençliğim için bir mum yakmaya mecbur hissettim kendimi.
Bu gece gitarımı düşüncesizce tıngırdatıyordum. Bir yazı parçasıyla, daha fazla yazmadığım gerçeğiyle, bitmeyen yapılacaklar listesiyle, izlemediğim derslerle ve lavaboya bıraktığım, onların içinde boğulduğum bulaşıklarla hüsrana uğradım. sığ, sulu mezar.
"Yıldızlarla Dans Etmek" ünlüsü Mel C, kendisini son iki sırada bulduktan sonra şok edici "Grease" Night elemesinden dolayı "boşverdi".
'Vanderpump Kuralları'ndan Lala Kent daha önce Randall Emmett'in kendisini aldattığını göremediğini söylemişti. Ayrıca onun en iyi arkadaşı olduğunu söyledi.
Eski '90 Day Nişanlısı' yıldızı Varya Malina, Geoffrey Paschel ile birlikte olduğunu doğruladı ve onun için toplandı ve takipçilerinden maddi yardım istedi.
Colin Powell ve eşi Alma Powell, neredeyse altmış yıldır evlilerdi. Çiftin evliliği gerçekten zaman testinden geçti.
Facebook'ta adınızı değiştirmek ister misiniz? Sadece birkaç basit adımda yapmak kolaydır.
Her zaman 10.000 adımlık bu keyfi günlük hedefin gerisinde kalıyorsanız, iyi haberlerimiz var. Daha az adım atarsanız sağlığınız da aynı derecede fayda sağlayabilir.
Garden State, ABD'de kendi gazınızı pompalamanın yasa dışı olduğu tek eyalettir. Ne oluyor?
Bu arada, alacakaranlıkta ve dolunayda araba kullanmak da size bir iyilik yapmıyor.
Everybody Loves Raymond'un yaratıcısından profesyonel bir gezinti tutkusu olan Phil Rosenthal'ın Netflix seyahat yemeği dizisi Somebody Feed Phil'in hayranı olarak kayıtlara geçiyorum. Anthony Bourdain veya Andrew Zimmern'in damarlarında tatlı, neşeli, alaycı olmayan bir gösteri, ancak 58 yaşındaki bir çocuğun vücudundaki 12 yaşındaki bir sunucuyla - karşılaştığı her deneyim ve yemek yeni ve heyecan verici .
Kuzey Amerika'daki en büyük masa üstü oyun kongresi, katılım rekorları kırmaya devam ediyor ve cosplayer'lar tüm gücüyle ortaya çıkıyor. Bu yıl yüzlerce oyuncu, en sevdikleri karakterleri ve orijinal yapımları sergilemek için harika kıyafetlerini giydi ve incelemeniz için en harika ve en tuhaflarını bir araya getirdik.
Bu kesinlikle sizi düşündürüyor. McDonald's'tan bir Big Mac'in ne kadar lezzetli ve kısaca tatmin edici olduğu hakkında.
Fotoğraf: Jamie McCarthy / Getty Images Cadılar Bayramı için giyinme zamanı geldiğinde, birkaç denenmiş ve gerçek seçeneğiniz var. Tabii ki, (ugh) seksi ile gidebilirsiniz; bütün gece kostümünüzü açıklayarak yüksek konsepte gidebilirsiniz; soruna tonlarca zaman ve para harcayarak etraftaki en özenli kişi olabilirsiniz; gerçekten iğrenç olmaya çalışabilirsin.
Maggie Gyllenhaal ve Dakota Johnson Londra'daki bir galada poz veriyor, Vanessa Hudgens LA'deki spor salonundan ayrılıyor, Christian Siriano 'Project Runway' 19. sezonu ve daha fazlasını kutlamak için NYC'de. Hollywood'dan New York'a ve aradaki her yere, en sevdiğiniz yıldızların neler yaptığını görün
Utanmaz mezunu Emma Kenney, Showtime dizisinde Emmy Rossum ile çalışma deneyimi hakkında konuştu.
HIV pozitif ve kanserden kurtulan Javier Muñoz, PEOPLE'a “Alınma şansı yoktu” diyor.
Rachael Ray Extra'da "Pek çok insan bana yazdı ve ulaştı ve bizim de çok şey kaybettiğimizi söyledi" dedi.