a.Ưu điểm
Trọng lƣợng nhẹ, kích thƣớc nhỏ, có cấu trúc phẳng nên dễ dàng chế tạo. Giá thành sản xuất thấp, phù hợp cho nhiều ứng dụng.
Dễ dàng đƣợc gắn lên các đối tƣợng khác.
Có thể tạo ra các phân cực tròn, tuyến tính chỉ đơn giản bằng cách thay đổi phƣơng pháp tiếp điện.
Dễ dàng chế tạo các anten có thể hoạt động với nhiều dải tần.
Mạng phối hợp trở kháng và đƣờng tiếp điện có thể đƣợc in cùng với cấu trúc anten.
b.Nhược điểm
Băng thông hẹp, gain bức xạ thấp
Suy hao điện trở lớn trên cấu trúc cung cấp của mảng anten. Có bức xạ thừa từ đƣờng truyền và các mối nối.
Hiệu suất năng lƣợng có thể sử dụng đƣợc thấp.
Trên đây là mô ̣t số nhƣợ c điểm của anten ma ̣ch dải vì vâ ̣y xu hƣớng là cải thiê ̣n đƣơ ̣c nhƣ̃ng nhƣợc điểm này . Nhƣợc điểm lớn nhất của anten mạch dải là gain bức xạ thấp, để khắc phục nhƣợc điểm này ngƣời ta có thể dùng anten mảng hoặc dùng bề mặt trở kháng cao (HIS: High Impedance Surface ) để giảm bức xạ thƣ̀a, mở rô ̣ng băng thông , gain bƣ́c xa ̣ cũng nhƣ đă ̣c tính phƣơng hƣớng của anten có thể tăng lên nhiều lần. Vấn đề này đƣợc đề câ ̣p rõ hơn trong chƣơng II.
CHƢƠNG 2: ANTEN METAMATERIAL 2.1. LÍ THUYẾT VỀ METAMATERIALS
2.1.1. Giới thiệu chung về metamaterials
Ý tƣởng về sự tồn tại của vật liệu có chiết suất âm đƣợc đề xuất vào năm 1968 bởi Veselago [29], dựa trên sự kết hợp đồng thời của vật liệu có độ từ thẩm âm (µ < 0) và độ điện thẩm âm (ε < 0). Tuy nhiên, sau hơn 30 năm kể từ đề xuất của Veselago, năm 1999 J. B. Pendry đã đƣa ra mô hình vật liệu có chiết suất âm đầu tiên dựa trên cấu trúc vòng cộng hƣởng có rãnh (split-ring resonator) [24]. Sau đó năm 2000, D. R. Smith và cộng sự lần đầu tiên chứng minh bằng thực nghiệm sự tồn tại của vật liệu chiết suất âm (n < 0)[27].
Vật liệu chiết suất âm thƣờng là vật liệu có cấu trúc nhân tạo, đƣợc hình thành từ các cấu trúc cơ bản, đóng vai trò nhƣ những “nguyên tử” trong vật liệu. Những “nguyên tử” này đƣợc sắp xếp với nhau một cách tuần hoàn hoặc không tuần hoàn, gồm hai thành phần chính đó là thành phần điện và thành phần từ. Thành phần điện (electric metamaterial), có vai trò tạo ra độ điện thẩm âm (ε < 0). Thành phần từ (magnetic metamaterial), có vai trò tạo ra độ từ thẩm âm (µ < 0). Các cấu trúc này có thể đƣợc thiết kế để tạo ra những tƣơng tác mong muốn với trƣờng ngoài. Dựa trên ý tƣởng ban đầu, vật liệu chiết suất âm là sự kết hợp hoàn hảo của hai thành phần điện và từ tạo nên vật liệu, đồng thời có độ từ thẩm âm và độ điện thẩm âm (μ < 0, ε < 0) trên cùng một dải tần số. Từ đó dẫn đến những tính chất điện từ và quang học bất thƣờng, trong đó có sự nghịch đảo của định luật Snell, sự nghịch đảo trong dịch chuyển Doppler, hay sự nghịch đảo của phát xạ Cherenkov [15]. Một trong những tính chất thú vị nữa của vật liệu có chiết suất âm là 3 vectơ của sóng điện từ E H k
,
, tuân theo quy tắc bàn tay trái (left-handed set). Do vậy, vật liệu có chiết suất âm còn đƣợc gọi là vật liệu left-handed metamaterials (LHMs). LHMs có thể đƣợc thiết kế và chế tạo để hoạt động trên các dải tần số mong muốn khác nhau, từ vùng vi sóng (xem hình 2.1) tới vùng hồng ngoại xa, thậm chí tới gần vùng ánh sáng nhìn thấy (xem hình 2.2)
Hình 2. 1: (a) Vật liệu có chiết suất âm hoạt động ở tần số GHz; (b) Phổ phản xạ và truyền qua của vật liệu.
Tính chất chiết suất âm (n < 0) của vật liệu thể hiện ở vùng tần số 4.7 đến 5.2 GHz [27].
Hình 2. 2: (a) Vật liệu có chiết suất âm làm việc ở gần vùng ánh sáng nhìn thấy; (b) Phổ phản xạ và truyền qua của vật liệu [4].