เสาอากาศทรานมิทาร์เรย์ (หรือเรียกสั้นๆ ว่าทราน มิทาร์เรย์หรือเรียกว่าเสาอากาศเลนส์แบบหลายชั้น^{[ 2 ]} ) คือพื้นผิวเปลี่ยนเฟส (PSS) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สามารถโฟกัสรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากเสาอากาศแหล่งกำเนิดเพื่อสร้างลำแสงที่มีอัตราขยาย สูง ^{[ 3 ]} ท ราน มิทาร์เรย์ประกอบด้วยอาร์เรย์ของเซลล์หน่วยที่วางอยู่เหนือเสาอากาศ แหล่งกำเนิด (ป้อน) ^{[ 4 ]}การเปลี่ยนเฟสจะถูกนำไปใช้กับเซลล์หน่วย ระหว่างองค์ประกอบบนพื้นผิวรับและส่ง เพื่อโฟกัสหน้าคลื่น ที่ตกกระทบ จากเสาอากาศป้อน^{[ 4 ]}พื้นผิวบางๆ เหล่านี้สามารถใช้แทนเลนส์ไดอิเล็กทริกได้ แตกต่างจากเฟสอาร์เรย์ ทรานมิทาร์เรย์ไม่จำเป็นต้องใช้เครือข่ายป้อน ดังนั้นการสูญเสียจึงลดลงอย่างมาก^{[ 1 ]} ใน ทำนองเดียวกัน พวกมันมีข้อได้เปรียบเหนือรีเฟล็กทาร์เรย์ตรงที่หลีกเลี่ยงการปิดกั้นการป้อน^{[ 5 ]}

ควรชี้แจงให้ชัดเจนว่าทรานมิทอาร์เรย์สามารถใช้งานได้ทั้งในโหมดส่งและรับ: คลื่นจะถูกส่งผ่านโครงสร้างในทิศทางใดก็ได้ พารามิเตอร์ที่สำคัญในการออกแบบทรานมิทอาร์เรย์คืออัตราส่วน ซึ่งเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของช่องรับสัญญาณโดยที่ คือความยาวโฟกัสและคือเส้นผ่านศูนย์กลางของทรานมิทอาร์เรย์ พื้นที่ฉายของเสาอากาศป้อนสัญญาณเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการส่องสว่างของแผงทรานมิทอาร์เรย์ หากการสูญเสียการแทรกของแต่ละหน่วยเซลล์มีค่าน้อยที่สุด พื้นที่ช่องรับสัญญาณที่เหมาะสมกับรูปแบบการแผ่รังสีของตัวป้อนสัญญาณจะสามารถโฟกัสหน้าคลื่นจากตัวป้อนสัญญาณ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ^{[ 6 ]}${\displaystyle F/D}$${\displaystyle F}$${\displaystyle D}$

ทรานมิทาร์เรย์สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ แบบคงที่และแบบปรับเปลี่ยนได้ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ทรานมิทาร์เรย์คือ พื้นผิว เปลี่ยนเฟสที่ประกอบด้วยเซลล์หน่วยเรียงตัวกัน เซลล์เหล่านี้จะรวมคลื่นแสงจากเสาอากาศป้อนสัญญาณให้มีความกว้างของลำแสงแคบลง โดยการปรับเฟสอย่างต่อเนื่องทั่วช่องเปิดของทรานมิทาร์เรย์ ลำแสงสามารถถูกโฟกัสและกำหนดทิศทางไปยังทิศทางที่ห่างจากแกนกลาง (มุม 0°) ได้

ขั้นแรก ให้พิจารณาทรานมิสทรานอาร์เรย์แบบคงที่ ในแต่ละตำแหน่งบนพื้นผิวของโครงสร้าง เซลล์หน่วยจะถูกปรับขนาดหรือหมุนทางกายภาพเพื่อให้ได้ การกระจาย แอมพลิจูดและเฟส ที่ต้องการ ดังนั้นจึงมีทิศทางการโฟกัสเพียงทิศทางเดียวเท่านั้น เป้าหมายคือการประมาณการกระจายเฟสในอุดมคติ เช่นสำหรับฟีดที่อยู่ที่ซึ่งสามารถทำได้โดยการแบ่งพื้นผิวของทรานมิสทรานอาร์เรย์ออกเป็นโซนเฟรสเนล หลายโซน ประสิทธิภาพรูรับแสงสูง(55%) สามารถทำได้ที่มุมตกกระทบ เฉียงโดยใช้ เซลล์หน่วยแบบช่องวงแหวนแยกคู่ที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำ^{[ 7 ]}มีการรายงานทรานมิสทรานอาร์เรย์แบบสลับลำแสงที่ครอบคลุมย่านความถี่ 57 – 66 GHz ^{[ 8 ]}มีการใช้เซลล์หน่วยสามประเภทที่แตกต่างกัน โดยอิงจากแพทช์และช่องเชื่อมต่อ ในทำนองเดียวกัน การออกแบบ 60 GHz ใช้เซลล์หน่วยที่มีความละเอียดเฟส 2 บิตและเลือกอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดเพื่อขยายแบนด์วิดท์^{[ 9 ]}เมื่อ= 0.5 การสูญเสียการสแกน 2.2 dB เกิดขึ้นที่มุมบังคับเลี้ยว 30° ${\displaystyle \Delta \phi (x,y)={\frac {-2\pi }{\lambda _{0}}}{\sqrt {x^{2}+y^{2}+F^{2}}}}$${\displaystyle (0,0,-F)}$${\displaystyle F/D}$${\displaystyle F/D}$

มีการใช้เซลล์หน่วยประเภทต่างๆ ภายในทรานสิตอาร์เรย์เดียวกัน ใน^{[ 10 ]} องค์ประกอบ สล็อตถูกวางไว้ใกล้ศูนย์กลางของทรานสิตอาร์เรย์ เนื่องจาก ประสิทธิภาพ การโพลาไรซ์ดีกว่าที่มุมตกกระทบปกติ ในขณะที่องค์ประกอบ สล็อตวงแหวนสี่เหลี่ยมคู่ถูกใช้ที่ขอบ เนื่องจากมีประสิทธิภาพดีกว่าที่มุมตกกระทบ เฉียง วิธีนี้ทำให้สามารถเพิ่มมุมที่รองรับ (มุมบาน) ของฮอร์น ป้อนสัญญาณ ได้ และด้วยเหตุนี้ความยาวของฮอร์นและขนาดเสาอากาศโดยรวมจึงลดลง ไม่จำเป็นต้องใช้เซลล์หน่วยที่ศูนย์กลางของทรานสิตอาร์เรย์ ซึ่งการเปลี่ยนเฟสเป็น 0° วิธีนี้ช่วยลดการสูญเสียการแทรกเหลือประมาณ 1 dB ที่ 105 GHz เนื่องจากแอมพลิจูดของลำแสงส่วนใหญ่อยู่ในบริเวณกลาง ในการออกแบบที่แตกต่างกัน มีการใช้การเชื่อมต่อช่องเปิด ของตัวนำคลื่นแบบรวมบนพื้นผิว (SIW) เพื่อลดการสูญเสียการแทรกและขยายแบนด์วิดธ์ของทรานสิตอาร์เรย์ที่ทำงานที่ 140 GHz ^{[ 11 ]} เนื่องจากต้องใช้ viasจำนวนมากการปรับปรุงประสิทธิภาพนี้จึงต้องแลกมาด้วยการผลิตที่ซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า

มีการแสดงให้เห็นว่าการใช้งาน transmitarray สามารถแบ่งออกได้เป็นสองแนวทาง ได้แก่ แบบกระจายหลายชั้นและแบบคลื่นนำทาง^{[ 12 ]}แนวทางแรกใช้ชั้นที่เชื่อมต่อกันหลายชั้นเพื่อให้ได้การเปลี่ยนเฟส แต่มี ประสิทธิภาพระดับ ไซด์โลบ (SLL) ที่ไม่ดีเมื่อทำการควบคุมทิศทางเนื่องจากโหมด Floquet ลำดับสูง แนวทางที่สองช่วยให้สามารถควบคุมทิศทางได้กว้างขึ้น แต่ต้องแลกมาด้วยต้นทุนฮาร์ดแวร์และความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น

ในทรานซิตอาร์เรย์ที่ปรับเปลี่ยนได้ ทิศทางการโฟกัสจะถูกกำหนดโดยการควบคุมการเปลี่ยนเฟสทางอิเล็กทรอนิกส์ผ่านแต่ละหน่วยเซลล์^{[ 13 ]}ซึ่งทำให้สามารถควบคุมลำแสงไปยังผู้ใช้ได้การปรับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์สามารถทำได้ด้วยวิธีการต่างๆ ที่เป็นไปได้

ไดโอด PINสามารถใช้ในการปรับเฟสอย่างรวดเร็วโดยมีการสูญเสียการแทรกต่ำกว่า 1 dB ^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบจำนวนมาก ซึ่งทำให้ต้นทุนสูงขึ้นมีการสาธิต ทรานมิสทรานส์ฟอร์มเมอร์ที่ปรับเปลี่ยนได้ ซึ่งทำงานที่ 29 GHz ด้วยโพลา ไรเซชันแบบวงกลม ให้เป็น บีมฟอร์เมอร์ [ ^{14 ] สามารถ}เพิ่มกำลังขยายของแกนกลาง ได้ 20.8 dBi และการสูญเสียการสแกนอยู่ที่ 2.5 dBที่ 40° ตัวอย่างการใช้งานอีกอย่างหนึ่งคือรีเฟล็กทาร์เรย์เฟรสเนล แบบแอคทีฟ พร้อมวงจรควบคุมสำหรับไดโอด PIN ^{[ 15 ]}แม้ว่าเซลล์หน่วยจะได้รับการปรับให้เหมาะสมแล้ว แต่การสูญเสียการสแกนก็ยังอยู่ที่ 3.4 dB ที่ 30° การโฟกัส สนามใกล้ ที่ปรับเปลี่ยนได้ สามารถนำไปใช้ได้โดยใช้ช่องที่มีไดโอด PIN ^{[ 16 ]}โดยการปรับเฟสเมื่อเทียบกับคลื่นอ้างอิง หลักการ โฮโลแกรมทำให้สามารถใช้โครงสร้างการป้อนแบบระนาบขนาดกะทัดรัดและระงับกลีบที่ไม่ต้องการได้ สิ่งนี้ได้รับการขยายใน^{[ 17 ]}ไปสู่การใช้งานMills crossที่ใช้ไดโอด PIN ซึ่งมีการสังเคราะห์ช่องรับแสงสำหรับการใช้งานด้านการถ่ายภาพ มีการใช้ สตับรัศมีเพื่อแยกสายไบแอสออกจากRFโดยการสลับชุดเมตาอิเลเมนต์เปิดหรือปิด การสูญเสียการสแกนเป็น 0 dB สำหรับมุมการบังคับทิศทาง ±30° แต่ประสิทธิภาพโดยรวมอยู่ที่เพียง 35%

ในปี 2019 ทรานมิทอาร์เรย์ได้รับการป้อนโดยอาร์เรย์เฟสแบบ ระนาบ ที่ทำงานที่ 10 GHz เพื่อให้ได้ระดับเกนครอสโอเวอร์ลำแสงสูงในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพของรูรับแสงไว้ที่ 57.5% ^{[ 18 ]}การสูญเสียการสแกนอยู่ที่ 3.13 dB ที่ ±30° ในทำนองเดียวกัน เสาอากาศอาร์เรย์เฟสที่เสริมด้วยเลนส์ ซึ่งคล้ายกับทรานมิทอาร์เรย์ ได้รับการสาธิตแล้ว^{[ 19 ]}ด้วยการรวมความสามารถในการกำหนดทิศทางลำแสงของอาร์เรย์เฟสและคุณสมบัติการโฟกัสของทรานมิทอาร์เรย์ เสาอากาศไฮบริดนี้จึงมีรูปทรงที่เล็กกว่า^{[ 20 ]} และกำหนดทิศทางได้ถึง ±45° ในทั้งสองระนาบด้วยการเพิ่มขึ้นของ ทิศทาง 3.2 dB ที่มุมนี้ พื้นผิวเปลี่ยนเฟสที่ปรับเปลี่ยนได้ (PSS) ประกอบด้วย สวิตช์ ไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ (MEMS)เพื่อเปลี่ยนความยาวของตัวเรโซเนเตอร์ ซึ่งประกบอยู่ภายในโครงสร้างเสาอากาศ-ตัวกรอง-เสาอากาศ PSS สร้างการกระจายเฟส 2 มิติที่เหมาะสมที่สุดซึ่งจำเป็นต่อการโฟกัสลำแสงที่มีอัตราขยายสูง แต่กระบวนการผลิต MEMS นั้นซับซ้อนและมีราคาแพง ต้องใช้สายควบคุมจำนวนมาก MEMS และวิธีการสวิตช์เชิงกลอื่นๆ สามารถบรรลุการสูญเสียการแทรก ที่ค่อนข้างต่ำ (2.5 dB) และความเป็นเส้นตรง ที่ยอดเยี่ยม แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดการยึดติดและปัญหาความน่าเชื่อถือ^{[ 21 ]}

วัสดุที่ปรับเปลี่ยนได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการสร้างทรานซิตอาร์เรย์ควบคุมทิศทางลำแสงที่มีการสูญเสียต่ำ เม ตาเซอร์เฟซที่ปรับเปลี่ยนได้ของ วาเนเดียมไดออกไซด์ที่ทำงานที่ 100 GHz ได้รับการนำเสนอใน^{[ 22 ]}โดยใช้เซลล์หน่วยแบบช่องไขว้ มีการใช้องค์ประกอบความร้อนเพื่อ ควบคุมการเปลี่ยนแปลงเฟสผ่านแต่ละเซลล์ ด้วยความร้อน ค่าสภาพยอมของผลึกเหลว (และด้วยเหตุนี้การเปลี่ยนแปลงเฟส) สามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวนำขนานสองแผ่น อย่างไรก็ตาม ผลึกเหลวมีข้อจำกัดในทางปฏิบัติหลายประการ ของเหลวต้องถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาในโพรง และการวางแนวของผลึกต้องสอดคล้องกับผนังโพรงในสถานะที่ไม่ได้รับอคติ ของเหลวสามารถไหลระหว่างเซลล์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน คุณสมบัติ RFของทรานซิตอาร์เรย์ และความไม่เสถียรแบบไดนามิก^{[ 23 ]}รีเฟล็กอาร์เรย์ผลึกเหลว ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางที่ 78 GHz และ 100 GHz ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}ใน^{[ 27 ]} เลนส์ เมตามาเทเรียลแบบตาข่ายปลาได้รับการออกแบบโดยใช้ผลึกเหลวเพื่อให้ได้ช่วงเฟสที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ 360° การสูญเสียการแทรกของเซลล์หน่วย 5 dB สามารถลดลงได้โดยการควบคุมอิมพีแดนซ์ Bloch (ทั้งและ) ของเซลล์หน่วยแต่ละเซลล์^{[ 28 ]}ข้อดีของผลึกเหลวคือค่าแทนเจนต์การสูญเสียลดลงตามความถี่อย่างไรก็ตาม มันมีข้อเสียคือเวลาในการสลับที่ช้าประมาณ 100 มิลลิวินาทีและความยากลำบากในการผลิต ${\displaystyle \epsilon _{r}}$${\displaystyle \mu _{r}}$

ทรานซิตอาร์เรย์แบบดั้งเดิมประกอบด้วยการจัดเรียงแบบระนาบของเซลล์หน่วยที่ได้รับแสงจากแหล่งป้อน สำหรับโครงสร้างนี้ การกระจาย เฟส ที่ต้องการ คือ: ^{[ 4 ] [ 29 ]}${\displaystyle \phi _{m}(x_{m},y_{m},z_{m})=-k_{0}(\sin {\theta _{0}}\cos {\phi _{0}}x_{m}+\sin {\theta _{0}}\sin {\phi _{0}}y_{m}+\cos {\theta _{0}}z_{m})}$

โดยที่ ( , ) คือ ทิศทางการบังคับทิศทาง ในแนวดิ่งและแนวราบและคือพิกัดของเซลล์หน่วยโปรดทราบว่า, , และและคือจำนวนเซลล์หน่วยทั้งหมดในทิศทาง- และ - ตามลำดับ ${\displaystyle \theta _{0}}$${\displaystyle \phi _{0}}$${\displaystyle (x_{m},y_{m},z_{m})}$${\displaystyle m}$${\displaystyle x_{m}=\left(m+{\frac {M-1}{2}}\right)d}$${\displaystyle y_{n}=\left(n+{\frac {N-1}{2}}\right)d}$${\displaystyle z_{m}=0}$${\displaystyle M}$${\displaystyle N}$${\displaystyle x}$${\displaystyle y}$

เมื่อบังคับทิศทางด้วยมุมราบเท่านั้น จะทำให้ง่ายขึ้นเป็น: ^{[ 7 ]}${\displaystyle \phi _{m}(x_{m},y_{m})=k_{0}(d_{m}-\sin {\theta _{0}}(x_{m}\cos {\phi _{0}}+y_{m}\sin {\phi _{0}}))}$

ที่ไหน ${\displaystyle d_{m}={\sqrt {(x_{m}-x_{f})^{2}+(y_{m}-y_{f})^{2}+z_{f})^{2}}}}$

และ ( , , ) คือพิกัดของฟีด ในกรณีนี้คือ (0,0,- ) ${\displaystyle x_{f}}$${\displaystyle y_{f}}$${\displaystyle z_{f}}$${\displaystyle F}$

สามารถคำนวณรูปแบบการแผ่รังสีโดยรวมได้ โดยใช้ ^{[ 4 ]}ในที่นี้ เงื่อนไขต่างๆ จะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อแสดงสูตรให้สมบูรณ์: ${\displaystyle E(\theta ,\phi )=\sum _{m=1}^{M}\sum _{n=1}^{N}\cos ^{q_{e}}\left({\theta -\theta _{0}}\right){\frac {\cos ^{q_{f}}\left({\theta _{fmn}}\right)}{\sqrt {(md)^{2}+(nd)^{2}+F^{2}}}}|T_{mn}|e^{j\Psi _{mn}}\times e^{-jk\left({\sqrt {(md)^{2}+(nd)^{2}+F^{2}}}-d(m\sin {\theta }\cos {\phi }+n\sin {\theta }\sin {\phi })\right)}}$

โดยที่รูปแบบการแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดอาร์เรย์แบบกำหนดทิศทางจะถูกจำลองเป็น. เทอมนี้สอดคล้องกับเฟสที่ใช้กับเซลล์หน่วยทรานสมิทอาร์เรย์ เพื่อแก้ไขการเปลี่ยนแปลงเฟสเนื่องจากรูปทรงเรขาคณิตของเซลล์จากตัวป้อน กล่าวคือ. ${\displaystyle \cos ^{q_{e}}\left({\theta -\theta _{0}}\right)}$${\displaystyle e^{j\Psi _{mn}}}$${\displaystyle e^{j\Psi _{mn}}e^{-jk\angle G_{mn}}=1}$

${\displaystyle G_{\textrm {edge}}=10\log _{10}\left(\cos ^{n}{\theta _{sub}}\right)}$ ต้องการให้ค่าการลดทอนแสงที่ขอบอยู่ที่ประมาณ -10 dB เพื่อให้ประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสุด

สำหรับทรานซิตอาร์เรย์แบบระนาบ (แบบดั้งเดิม) ที่ป้อนโดยเสาอากาศที่มีรูปแบบการแผ่รังสีและมุมที่รองรับประสิทธิภาพการเรียวจะคำนวณโดย: ^{[ 30 ]}${\displaystyle G_{f}(\theta ,\phi )=\cos ^{n}{\theta }}$${\displaystyle \theta _{sub}=\tan ^{-1}\left({\frac {D}{2F}}\right)}$${\displaystyle \eta _{s}=1-\cos ^{n+1}{\theta _{sub}}}$${\displaystyle \eta _{t}={\frac {2n}{\tan ^{2}{\theta _{sub}}}}{\frac {(1-\cos ^{(n/2)-1}{\theta _{sub}})^{2}}{({\frac {n}{2}}-1)^{2}(1-\cos ^{n}{\theta _{sub}})}}}$

${\displaystyle \theta _{sub}}$เป็นฟังก์ชันของโปรดทราบว่าดังนั้นเมื่อใช้สูตรนี้สามารถแสดงในรูปของแทนที่จะเป็นมุมที่รองรับ ประสิทธิภาพการส่องสว่างคือผลคูณของสิ่งเหล่านี้: ประสิทธิภาพรูรับแสงโดยรวมได้จากการคูณด้วยการสูญเสียของวัสดุและเงื่อนไขการลดทิศทางใดๆ ${\displaystyle F/D}$${\displaystyle \cos(\tan ^{-1}{x})={\frac {1}{\sqrt {1+x^{2}}}}}$${\displaystyle x={\frac {D}{2F}}}$${\displaystyle F/D}$${\displaystyle \eta _{i}=\eta _{s}\eta _{t}}$${\displaystyle \eta _{ap}}$

มีการเสนอรูปทรงเซลล์หน่วยที่หลากหลาย รวมถึงลูป สี่เหลี่ยมคู่ [ ^{31 ] [ 32 ]}ตัวเรโซเนเตอร์^รูปตัวยู^{[ 33 ]}แผ่นไมโครสตริป [ ^{34 ] และ}ช่องลูปสี่เหลี่ยมคู่มีประสิทธิภาพการส่งผ่านที่ดีที่สุดที่มุมตกกระทบ กว้าง ในขณะที่สามารถบรรลุ แบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ได้หากใช้ช่องรูปกากบาทเยรูซาเลม มีการสาธิต FSS ที่สลับได้โดยใช้ตัวเก็บประจุ MEMS ใน^{[ 35 ]}มีการใช้องค์ประกอบโหลดสี่ขาเพื่อควบคุมแบนด์วิดท์และ คุณสมบัติ ของมุมตกกระทบ ได้อย่างเต็มที่ สำหรับการใช้งานในอวกาศ ซึ่งต้องพิจารณาการขยายตัวทางความร้อน สามารถใช้ช่องว่างอากาศระหว่างชั้นแทนไดอิเล็กทริกเพื่อลดการสูญเสียการแทรก (ทรานมิสเทนอาร์เรย์โลหะเท่านั้น) ^{[ 4 ]}อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะเพิ่มความหนาและต้องใช้สกรูจำนวนมากเพื่อรองรับทางกล

พิจารณาโครงสร้างของเซลล์หน่วย 1 บิตที่เสนอ ซึ่งทำงานที่ 28 GHz ^{[ 36 ]}โดยอิงตามการออกแบบที่นำเสนอใน^{[ 37 ]}ประกอบด้วยชั้นโลหะสองชั้น พิมพ์บนวัสดุพื้นผิว Rogers RT5880 ที่มีความหนา 0.254 มม. ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก 2.2 และค่าแทนเจนต์การสูญเสีย 0.0009 แต่ละชั้นโลหะประกอบด้วยช่องไขว้คู่หนึ่ง และสนามที่ตกกระทบมีโพลาไรซ์ในแนวตั้ง ( ) โดยการเลือกรูปร่างเซลล์หน่วยแบบสมมาตร สามารถปรับให้เข้ากับโพลาไร ซ์เชิงเส้นคู่ หรือโพลาไรซ์แบบวงกลมได้[ 38 ^{]ชั้นโลหะ}ทั้งสองชั้นถูกคั่นด้วยชั้นวัสดุ ePTFE หนา 3 มม. ( ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก = 1.4) ซึ่งสร้างการเปลี่ยนเฟส 100° ระหว่างชั้นเหล่านี้ เซลล์หน่วยมีความหนาและการสูญเสียการแทรก ที่ลดลง เมื่อเทียบกับการออกแบบหลายชั้น^{[ 39 ]}${\displaystyle E_{y}}$${\displaystyle \epsilon _{r}}$

หน่วยเซลล์สามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างได้ระหว่างสองสถานะ คือ ปิด (0°) และเปิด (180°) สำหรับสถานะปิด จะมีโครงสร้างช่องรูปกากบาทเยรูซาเล็ม ในสถานะเปิด ช่องเหล่านั้นจะไม่มีฝาปิดรูปกากบาทเยรูซาเล็ม (JC) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสขนาดใหญ่ เนื่องจากการใช้เรโซเนเตอร์แบบขั้วเดียว (โครงสร้างสองชั้น) ทำให้ประสิทธิภาพการส่งผ่านทำได้ยาก ต้องมีการปรับแต่งขนาดทางกายภาพของหน่วยเซลล์อย่างละเอียด

ได้ทำการจำลองสถานะของเซลล์หน่วยทั้งสองแบบในโปรแกรม CST Microwave Studio โดยใช้พอร์ต Floquetและตัวแก้ปัญหาในโดเมนความถี่ ซึ่งรวมถึงขนาดและเฟสของสัมประสิทธิ์การส่งผ่านเซลล์หน่วยในสถานะเปิดและปิด พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงเฟส 189° ซึ่งใกล้เคียงกับ 180° และขนาดการส่งผ่านมีค่าอย่างน้อย -1.76 dB ที่ 28 GHz สำหรับทั้งสองสถานะ สำหรับเซลล์ JC กระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวจะมีทิศทางตรงกันข้าม (เฟสตรงข้าม) ในแต่ละชั้นตัวนำ ในขณะที่สำหรับเซลล์ CS กระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวจะมีทิศทางเดียวกัน (เฟสตรงกัน) ${\displaystyle E_{y}}$

ความ แตกต่าง ของเฟสระหว่างสถานะต่างๆ กำหนดโดย: . ${\displaystyle \Delta \phi =\angle {S_{21}}_{\textrm {OFF}}-\angle {S_{21}}_{\textrm {ON}}}$

ไดโอด PINสามารถวางไว้ที่ปลายของฝาครอบรูปกากบาทเยรูซาเล็ม โดยใช้แรงดันไบแอสที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละสถานะจำเป็นต้องมีการบล็อก DC ในรูปแบบของตัวเก็บประจุแบบอินเตอร์ดิจิตอลเพื่อแยก แรงดัน ไบแอ ส^{[ 40 ]}และ จำเป็นต้องใช้ ตัวเหนี่ยวนำโช้คRF ที่ปลายสายไบแอส เพื่อสาธิตแนวคิดของทรานมิทเทอรัลอาร์เรย์ เซลล์หน่วยที่มีการเลื่อนเฟสคงที่ถูกใช้ในต้นแบบที่ผลิตขึ้น สำหรับการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ใหม่ไดโอด PINจะต้องวางไว้ทั้งบนและล่างชั้น เมื่อไดโอดได้รับไบแอสไปข้างหน้า (ON) รังสีตกกระทบจะถูกส่งผ่านช่องด้วยการเปลี่ยนเฟส 180° แต่เมื่อไดโอดได้รับไบแอสย้อนกลับ (OFF) เส้นทางกระแสจะยาวขึ้นเพื่อให้มีการเปลี่ยนแปลงเฟสน้อยที่สุด (ประมาณ 0°)

ไดโอด MACOM MA4GP907 ^{[ 41 ]}มีความต้านทานขณะเปิด= 4.2 โอห์ม ความต้านทานขณะปิด= 300 โอห์มและค่าความเหนี่ยวนำและความจุปรสิต ขนาดเล็ก ( = 0.05 นาโนเฮนรี, = 42 เฟมโตฟารัดในย่านความถี่ 28 GHz) ^{[ 14 ]}เนื่องจากมี ค่า ความต้านทาน ขณะปิดสูง และเวลาสวิตช์เร็วมาก (2 นาโนวินาที) ส่วนประกอบนี้จึงเหมาะสมสำหรับการออกแบบ ${\displaystyle R_{\textrm {ON}}}$${\displaystyle \Omega }$${\displaystyle R_{\textrm {OFF}}}$${\displaystyle \Omega }$${\displaystyle L_{\textrm {ON}}}$${\displaystyle C_{\textrm {OFF}}}$

ตำแหน่งและการวางแนวของเส้นไบแอสจะต้องได้รับการเลือกเพื่อลดผลกระทบต่อการส่งผ่านคลื่นตกกระทบผ่านโครงสร้างให้น้อยที่สุด หากเส้นแคบเพียงพอ (ความกว้างไม่เกิน 0.1 มม.) จะมีความต้านทาน สูง ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อหน้าคลื่นน้อยลง^{[ 24 ]}เนื่องจากทำหน้าที่เป็นกริดโพลาไรซ์ เส้นไบแอสควรตั้งฉากกับทิศทางของสนามตกกระทบ^{[ 1 ]}การออกแบบนี้ไม่มีระนาบกราวด์ดังนั้นแต่ละกลุ่มของเซลล์หน่วยแอคทีฟจะต้องมีการเชื่อมต่อทั้ง a และกราวด์ เนื่องจากกลุ่มของเซลล์ใช้ แรงดันไบแอสเดียวกันเส้นเหล่านี้จึงสามารถเดินสายระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันได้ จำนวนสายควบคุมภายนอกที่ต้องการจะเท่ากับจำนวนทิศทางลำแสงที่รองรับ ดังนั้นจึงแปรผกผันกับความละเอียดในการควบคุมทิศทาง ${\displaystyle V_{\textrm {bias}}}$

สายไบแอสสามารถนำไปใช้เป็นบล็อกทองแดง ขนาดใหญ่ รอบเซลล์หน่วย โดยคั่นด้วยช่องว่างบาง ๆ (ซึ่งการแพร่กระจายของคลื่น RF จะถูกลดทอนอย่างมาก) ช่องว่างอาจต้องคดเคี้ยวเพื่อสร้างตัวเก็บประจุบล็อก DCอาจ ใช้ สตับรัศมีหรือสายที่มีอิมพีแดนซ์สูงที่มีความยาว(หนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นนำทาง) เป็นตัวเหนี่ยวนำบนสายควบคุมภายนอก เพื่อป้องกันไม่ให้ สัญญาณ RFส่งผลกระทบต่อวงจรควบคุมDC ^{[ 42 ]}${\displaystyle {\frac {\lambda _{g}}{4}}}$

ความท้าทายสำคัญในการออกแบบทรานมิสทรานอาร์เรย์คือการสูญเสียการแทรกจะเพิ่มขึ้นตามจำนวน ชั้น ตัวนำภายในเซลล์หน่วย ใน^{[ 43 ]}แสดงให้เห็นว่าจำนวนชั้นที่เหมาะสมที่สุดเพื่อเพิ่มอัตราขยาย สูงสุด ( ทิศทางเทียบกับการสูญเสีย ) คือ 3 ชั้น ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์ค่าแอดมิตแทนซ์ ของแผ่นเรียง ซ้อน^{[ 44 ]}อย่างไรก็ตาม สำหรับสถานการณ์ที่ต้นทุนและประสิทธิภาพมีความสำคัญมากกว่า ทรานมิสทรานอาร์เรย์สองชั้นที่มีต้นทุนต่ำอาจเป็นที่ต้องการ มากกว่า ^{[ 45 ]}หรืออีกทางหนึ่ง ประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงได้โดยการรวมเสาอากาศที่ใช้ป้อนทรานมิสทรานอาร์เรย์ไว้ในชิปแบบโมโนลิธิก ดังที่แสดงให้เห็นเมื่อเร็ว ๆ นี้ใน ช่วงความถี่ D-band (114 – 144 GHz) ^{[ 46 ]}ทรานมิสทรานอาร์เรย์ที่มีอัตราขยายสูงอีกตัวหนึ่งได้รับการสาธิตแล้ว โดยทำงานที่D-band (110 – 170 GHz) ^{[ 47 ]}ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของช่องรับสัญญาณให้สูงสุด เสาอากาศเชื่อมต่อกับตัวคูณความถี่แบบรวมเพื่อสาธิตการเชื่อมโยงการสื่อสาร อัตราการส่งข้อมูล 1 Gbit/s ทำได้ในระยะทาง 2.5 เมตร โดยมีขนาดเวกเตอร์ข้อผิดพลาด (EVM) เท่ากับ 25% ^{[ 48 ]}${\displaystyle F/D}$

• อาร์เรย์เฟส
• เมตามาเทเรียล
• เลนส์ไดอิเล็กทริก
• คลื่นมิลลิเมตร
• การสร้างลำแสง
• เสาอากาศแบบรีเฟล็กอาร์เรย์

• ยินดีต้อนรับสู่โครงการ 5GCHAMPION - อุปกรณ์สาธิตระบบส่งสัญญาณแบบอาร์เรย์