Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Метаматериалы в антенной технике

Содержание

СодержаниеВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике
МЕТАМАТЕРИАЛЫ В  АНТЕННОЙ ТЕХНИКЕИПА РАН 26.03.2014Метаматериалы в антенной технике ИСЛАМОВ ИСЛАМ ДЖАМАЛ ОГЛЫ СодержаниеВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике ВведениеМетаматериалы в антенной технике 1967 г. Виктор Георгиевич Веселаго  описал электромагнитные ВведениеМетаматериалы в антенной технике Метаматериал – композитный материал из искусственных частиц Основные типы антеннМетаматериалы в антенной технике Слабой направленности (< 10 dBi):Диполи, рамки, ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Параболические антенны:Простые методы анализа и синтезаМассивные, требуют Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Berry, D. et al. The reflectarray antenna, Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Необходимо сформировать  плоский фронт отраженной волны Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Примеры реализации отражательных решеток:Двухчастотная ОР, 3м Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Разработка отражательных решетокКритерии: Диаграмма направленностиНаправление лучаКоэффициент усиленияКИППолоса Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Разработка отражательных решеток – подбор параметров одиночного Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Частотные свойстваДиапазон частот –  принципиально узкийОграничивается Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Фазовая ошибка, связанная с разностью фаз соседних Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Отражательные решетки могут иметь несколько частотных полосДля Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Многолучевые отражательные решеткиСпособы одновременного синтеза нескольких максимумов Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Многолучевые отражательные решетки c управлением лучом1. Механическое Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Многолучевые отражательные решетки c управлением лучомКонтроль фазы Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Еще примеры отражательных решетокРазработаны при участии Михаила Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Отражательные решетки можно контролировать внешним источником света:Каждый Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Решетки ММ и ТГЦС повышением частоты растут Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике ОР бокового излученияПериодическая система излучателей (АР) может ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике Проходные решеткиМетаматериалы в антенной технике Управляемая СВЧ цепьОблучательПриемная решеткаПередающая решеткаПринцип работы проходной ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике Покрытие из нано-антеннМетаматериалы в антенной технике Широкополосный захват света в сверхтонком полупроводниковом Покрытие из нано-антеннМетаматериалы в антенной технике Разрабатываемые технологии для покрытий из нано-антеннФокусированное ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Сферическая линза Люнеберга фокусирует излучение точечного Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Сферическая линза Люнеберга на основе диэлектрического Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Планарная линза Люнеберга на основе сеткиМежду Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Массив из композитных линз МикаэлянаКонцепция искусственного ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Среда из параллельных проводов круглого сечения, образующих Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Синфазная апертура при помощи проволочной средыВ режиме Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Укороченная рупорная антенна за счет вставки из Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Антенна бегущей волны на волноводе с проволочным Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Система из близких разомкнутых проводов между двумя ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Планарные структуры, в т.ч. периодические – импедансные Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Краевая емкостьДля миниатюризации необходимо уменьшить объем элементарной Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Грибные поверхности могут легко изготавливаться в виде Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Вблизи резонанса поверхности с высоким импедансом блокируют Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Конечные высокоимпедансные поверхности могут управлять ближним полемЭто Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Другое применение – снижение краевых эффектов отражателя Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Модели высокоточных GNSS антенн на высокоимпедансных поверхностях, Метаматериалы в антенной технике Спасибо за внимание!
Слайды презентации

Слайд 2 Содержание
Введение
Отражательные решетки
Проходные решетки
Покрытия из нано-антенн
Линзы из метаматериалов
Проволочные среды
Высокоимпедансные

СодержаниеВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике

поверхности



Метаматериалы в антенной технике


Слайд 3 Введение
Метаматериалы в антенной технике
1967 г. Виктор

ВведениеМетаматериалы в антенной технике 1967 г. Виктор Георгиевич Веселаго описал электромагнитные

Георгиевич Веселаго описал электромагнитные свойства материалов с отрицательными ε

и μ
90е годы – исследования композитов с включениями:
John Pendry, Phys. Rev. Lett. 2000 – возможность существования субволновой линзы на основе отрицательного закона преломления
David Smith, Science, 2001 – первое экспериментальное подтверждение существования отрицательного закона преломления
2001 - … эпоха метаматериалов


Слайд 4 Введение
Метаматериалы в антенной технике
Метаматериал – композитный материал

ВведениеМетаматериалы в антенной технике Метаматериал – композитный материал из искусственных частиц

из искусственных частиц с электромагнитными свойствами, не присущими естественным

материалам

a << λ

Поле «не различает» дискретности частиц

Метаповерхность – плоский аналог метаматериала


Слайд 5 Основные типы антенн
Метаматериалы в антенной технике
Слабой направленности

Основные типы антеннМетаматериалы в антенной технике Слабой направленности (< 10 dBi):Диполи,

(< 10 dBi):
Диполи, рамки, микрополосковые, квадрифилярные и т.д.
Применение: мобильная

связь, передача данных, оповещение, метки








Средней направленности: (10..20 dBi)
Рупоры, спиральные, широкополосные антенны типа Вивальди и др.
Применение: базовые станции, измерения, облучатели








Остронаправленные: (>20 dBi)
Зеркальные, линзовые, антенные решетки.
Применение: космические исследования и связь










Слайд 6
Введение
Отражательные решетки
Проходные решетки
Покрытия из нано-антенн
Линзы из метаматериалов
Проволочные среды
Высокоимпедансные

ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике

поверхности



Метаматериалы в антенной технике


Слайд 7 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Параболические антенны:
Простые методы

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Параболические антенны:Простые методы анализа и синтезаМассивные,

анализа и синтеза
Массивные, требуют специальной формы отражателей, ограничены диапазон

и скорость сканирования




Антенные решетки:
Планарные, быстрое управление лучом
Сложность разработки, потери в цепи питания элементов



Отражательные решетки – новый тип антенн
Планарные
Малый вес
Множество функций
Интеграция с цепью управления












Слайд 8 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Berry, D. et

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Berry, D. et al. The reflectarray

al. The reflectarray antenna, IEEE TAP, 1963

Первая – ОР

– волноводная:

R. E. Munson and H. Haddad, U.S. patent 4,684,952, August 1987.

Действительно планарной ОР делают элементы в виде микрополосковых антенн –
Печатное исполнение


Слайд 9 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Необходимо сформировать плоский

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Необходимо сформировать плоский фронт отраженной волны

фронт отраженной волны путем регулировки фазы отражения от отдельных элементов
Методы

фазировки:

Нагрузка – линия задержки

За счет переменного размера

За счет поворота элементов (CP)


Слайд 10 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Примеры реализации отражательных

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Примеры реализации отражательных решеток:Двухчастотная ОР, 3м

решеток:
Двухчастотная ОР, 3м Jet Propulsion Laboratory
California Institute of

Technology

Интеграция солнечной батареи и ОР для космоса NASA

ОР на 77 ГГц – многослойная керамическая плата

Антенный пост РЛО С-300


Слайд 11 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Разработка отражательных решеток
Критерии:

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Разработка отражательных решетокКритерии: Диаграмма направленностиНаправление лучаКоэффициент


Диаграмма направленности
Направление луча
Коэффициент усиления
КИП
Полоса частот
Кросс-поляризация
Параметры разработки:
Апертура (диаметр, форма)
Положение облучателя

(фок.расст.)
ДН облучателя
•Тип элемента: МП, кольцо, диполь.
Подложка (толщина, диэл.прон.)
• Метод фазировки (размер, поворот, линии задержки)

КИП переливания

КИП неравномерности


Слайд 12 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Разработка отражательных решеток

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Разработка отражательных решеток – подбор параметров

– подбор параметров одиночного элемента
Металлический экран
Полосок
Подложка
Периодические граничные условия
Падающая плоская волна
Зависимость

фазы коэффициента отражения от ширины полоска

HFSS CST FEKO



Слайд 13 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Частотные свойства
Диапазон частот

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Частотные свойстваДиапазон частот – принципиально узкийОграничивается

– принципиально узкий
Ограничивается двумя факторами:
Полоса элемента (микрополосковый элемент имеет полосу

3-5% - резонанс)
Пространственная разность фаз – частотно зависимая (8-16%)

Полоса элемента:

Широкополосное обеспечение фазы:


Слайд 14 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Фазовая ошибка, связанная

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Фазовая ошибка, связанная с разностью фаз

с разностью фаз соседних элементов – падает с увеличением

плотности решетки

λ/2, 848 эл. λ/3, 1941 эл.

Зависимость КУ от частоты:

Фазовая ошибка от частоты:

D = 6.275 дюйма = 17λ @ 32 ГГц / Rogers 5880

P. Nayeri et al. PIER C, 2011


Слайд 15 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Отражательные решетки могут

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Отражательные решетки могут иметь несколько частотных

иметь несколько частотных полос
Для этого применяются вложенные резонансные элементы

сразу нескольких размеров

1. Ka-диапазон (32 ГГц):
Кольцевой резонатор – поворот элемента
2. C-диапазон (7.1 ГГц):
Крест-диполь – настройка размером эл-та
3. X-диапазон (8.4 ГГц):
Разомкнутая квадратная рамка – настройка положением щелей


0.566 м: 692 диполей, 685 квадратов, 10760 колец

A. Yu et al. IEEE APSURSI, 2010


Слайд 16 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Многолучевые отражательные решетки
Способы

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Многолучевые отражательные решеткиСпособы одновременного синтеза нескольких

одновременного синтеза нескольких максимумов ДН:
Суперпозиция АФР:
Поле в апертуре представляется

в виде:



Недостатки:
Амплитудная ошибка:
Ниже КУ
Выше УБЛ

Геометрический способ:
Решетка делится на N подрешеток, каждая из которых создает луч в заданном направлении





Недостатки:
Подрешетки имеют меньшую апертуру
Ниже КУ
Выше УБЛ

Выход: Численная оптимизация


Слайд 17 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Многолучевые отражательные решетки

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Многолучевые отражательные решетки c управлением лучом1.

c управлением лучом
1. Механическое сканирование:
По аналогии с зеркальными антеннами

перемещение облучателя приводит к повороту диаграммы, однако при этом снижается КУ и растет УБЛ

Необходимо изменять фазовое распределение

2. Электронное сканирование:
Фаза отклика каждого элемента контролируется управляющим элементом. Например: ЦФВ


3. Гибридные способы:
Увеличить диапазон перестройки, снизить стоимость решетки


Слайд 18 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Многолучевые отражательные решетки

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Многолучевые отражательные решетки c управлением лучомКонтроль

c управлением лучом
Контроль фазы отклика отдельных элементов позволяет управлять

лучом ДН:

Mathieu Riel et al., IEEE TAP, 2007


Слайд 19 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Еще примеры отражательных

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Еще примеры отражательных решетокРазработаны при участии

решеток
Разработаны при участии Михаила Ивановича Сугака (ЛЭТИ)
ОР – замена

бытовой спутниковой антенны

Эскиз и Макет ОР на 5.45 ГГц

С.В. Поленга, М.И. Сугак. Журнал Сиб.Фед.ун-та, 2011

Прототип ОР ММ-диапазона:


Слайд 20 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Отражательные решетки можно

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Отражательные решетки можно контролировать внешним источником

контролировать внешним источником света:
Каждый резонансный элемент нагружен на варикап

и фотоэлемент, в результате чего его фазу можно перестраивать, регулируя световой поток

I. Shadrivov, P. Kapitanova, S. Maslovski, and Y. Kivshar PRL, 2012 

http://phoi.ifmo.ru/metamaterials/

Пример: фокусировка/дефокусировка/ изменение направления луча
Применение : управляемая светом ОР


Слайд 21 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Решетки ММ и

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике Решетки ММ и ТГЦС повышением частоты

ТГЦ
С повышением частоты растут потери в резонансных элементах, что

не позволяет настраивать их фазу

Резонансный МП-элемент

Экв.схема:

Диэлектрическая нерезонансная ОР на 100 ГГц – фактически – зонированная линза

Payam Nayeri et al., IEEE AP-S, 2013


Слайд 22 Отражательные решетки
Метаматериалы в антенной технике
ОР бокового излучения
Периодическая

Отражательные решеткиМетаматериалы в антенной технике ОР бокового излученияПериодическая система излучателей (АР)

система излучателей (АР) может создавать луч диаграммы параллельно плоскости

апертуры (End-fire-array) – развитие Удо-Яги

Направление приема

Цилиндрический облучатель

Апертура ОР

Фазировка ОР при помощи линий задержки

US Patent, Aug 4, 1987, 4,684,952


Слайд 23
Введение
Отражательные решетки
Проходные решетки
Покрытия из нано-антенн
Линзы из метаматериалов
Проволочные среды
Высокоимпедансные

ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике

поверхности



Метаматериалы в антенной технике


Слайд 24 Проходные решетки
Метаматериалы в антенной технике
Управляемая СВЧ цепь
Облучатель
Приемная

Проходные решеткиМетаматериалы в антенной технике Управляемая СВЧ цепьОблучательПриемная решеткаПередающая решеткаПринцип работы

решетка
Передающая решетка
Принцип работы проходной решетки
Пассивная ПР на линиях задержки
Активная

ПР на 12 ГГц из ЧСС на ферроэлектрических варакторах

Mohsen Sazegar et al., IEEE TAP, 2012


Слайд 25
Введение
Отражательные решетки
Проходные решетки
Покрытия из нано-антенн
Линзы из метаматериалов
Проволочные среды
Высокоимпедансные

ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике

поверхности



Метаматериалы в антенной технике


Слайд 26 Покрытие из нано-антенн
Метаматериалы в антенной технике
Широкополосный захват

Покрытие из нано-антеннМетаматериалы в антенной технике Широкополосный захват света в сверхтонком

света в сверхтонком полупроводниковом слое 150-250 нм при помощи

покрытия из нано-антенн

Комп.модель ячейки

Выигрыш в поглощении энергии до 30% в ИК-диапазоне и до 15% - в видимом

Размер антенн –
160 нм

НИУ ИТМО совместно с Aalto university

Солнечные батареи на тонких пленках – гибкие, более практичные и дешевые в изготовлении, но менее эффективные, чем объемные


Слайд 27 Покрытие из нано-антенн
Метаматериалы в антенной технике
Разрабатываемые технологии

Покрытие из нано-антеннМетаматериалы в антенной технике Разрабатываемые технологии для покрытий из

для покрытий из нано-антенн

Фокусированное ионное травление в золотой пленке

50 нм

Матрица золотых нано-антенн

Серебряные нано-антенны на фотодетекторе

Аналогичная задача существует для повышения чувствительности ТГц детекторов

http://phoi.ifmo.ru/metamaterials/


Слайд 28
Введение
Отражательные решетки
Проходные решетки
Покрытия из нано-антенн
Линзы из метаматериалов
Проволочные среды
Высокоимпедансные

ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике

поверхности



Метаматериалы в антенной технике


Слайд 29 Линзы из Метаматериалов
Метаматериалы в антенной технике
Сферическая линза

Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Сферическая линза Люнеберга фокусирует излучение

Люнеберга фокусирует излучение точечного источника на ее периферии.
Для этого

она должна быть неоднородна (показатель преломления зависит от расстояния до центра сферы):

Стандартная реализация –
Множество вложенных шаровых слоев с разным показателем преломления

Требуется большое число слоев – высокая стоимость
Объем полностью заполнен – значительный вес


Слайд 30 Линзы из Метаматериалов
Метаматериалы в антенной технике
Сферическая линза

Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Сферическая линза Люнеберга на основе

Люнеберга на основе диэлектрического метаматериала
Разработана совместно СПбГПУ и ИТМО


И.К.

Мешковский, Д.В. Шанников, ПЖТФ, 2002

Сопровождение движущихся спутников

Одновременная работа по нескольким спутникам

Экспериментальный образец:

Широкая полоса частот (5-15 ГГЦ)
Малый вес (в 3-4 раза ниже многослойной линзы)
Состоит из одинаковых элементов
Используется один материал
Может быть изготовлена на 3D-принтере

Радиальные диэлектрические штырьки переменного профиля образуют неоднородный материал


Слайд 31 Линзы из Метаматериалов
Метаматериалы в антенной технике
Планарная линза

Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Планарная линза Люнеберга на основе

Люнеберга на основе сетки
Между двумя периодическими структурами возможно замедление ТЕМ

волны – меняется показатель преломления

Carl Pfeiffer and Anthony Grbic, IEEE TAP, 2010

Линза Люнеберга фокусирует излучения источника на ее периферии


Слайд 32 Линзы из Метаматериалов
Метаматериалы в антенной технике
Массив из

Линзы из МетаматериаловМетаматериалы в антенной технике Массив из композитных линз МикаэлянаКонцепция

композитных линз Микаэляна
Концепция искусственного неоднородного диэлектрика находит применение и для

цилиндрических линз

Неоднородная линза Микаэляна фокусирует излучение точечного источника, расположенного в торце цилиндра если:

Распределение показателя преломления достигается использованием многослойной структуры с элементарной ячейкой определенной формы:

А.М. Александрин, Ю.П. Саломатов. Доклады ТУСУРа, 2012


Слайд 33
Введение
Отражательные решетки
Проходные решетки
Покрытия из нано-антенн
Линзы из метаматериалов
Проволочные среды
Высокоимпедансные

ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике

поверхности



Метаматериалы в антенной технике


Слайд 34 Проволочные среды
Метаматериалы в антенной технике
Среда из параллельных

Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Среда из параллельных проводов круглого сечения,

проводов круглого сечения, образующих решетку
Структуру можно рассматривать как анизотропную

(одноосную) среду с эквивалентными параметрами:

E

k

Режимы работы:
f < fp – запредельный режим, экспоненц.затухание, εreff<0
f = fp – ENZ метаматериал, бесконечная фазовая скорость εref=0
f > fp – распространяющаяся волна, εref>0


fp - плазменная частота, зависит от геометрических параметров решетки


Слайд 35 Проволочные среды
Метаматериалы в антенной технике
Синфазная апертура при

Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Синфазная апертура при помощи проволочной средыВ

помощи проволочной среды
В режиме εref=0:
фазовая скорость в среде

бесконечна:
все лучи выходят из среды под углом, близким к нормали
-> можно расположить точечный диполь внутри слоя и получить синфазную апертуру

Лучи в слое из проводов:

Точечный монополь:

Экспериментальная реализация слоя из проводов:

Bonefacic, D., Hrabar, S. et al, Microw. Opt. Technol. Lett, 2006



Слайд 36 Проволочные среды
Метаматериалы в антенной технике
Укороченная рупорная антенна

Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Укороченная рупорная антенна за счет вставки

за счет вставки из проволочного материала
За счет бесконечной фазовой

скорости можно реализовать фокусирующую вставку в рупор

Оптимальный рупор для заданной длины имеет фиксированные размеры апертуры

За счет вставки из проволочного метаматериала длину можно уменьшить с тем же КИП


КУ короткого рупора равен КУ длинного:

Не содержит диэлектрика! Удобно для космических систем.

Hrabar, S. et al., Proc. IEEE APS 2008


Слайд 37 Проволочные среды
Метаматериалы в антенной технике
Антенна бегущей волны

Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Антенна бегущей волны на волноводе с

на волноводе с проволочным заполнением
Бесконечная фазовая скорость дает антенну

бегущей волны с синфазным раскрывом!

Типичная антенна бегущей волны:
максимум излучения – под углом

Излучающая линия передачи

Волновод с проволочной средой реализует:
Режим обратной волны
Режим с бесконечной фазовой скоростью
Режим с прямой волной

частотное сканирование

Hrabar, S et al., Proc. Meta 2008


Слайд 38 Проволочные среды
Метаматериалы в антенной технике
Система из близких

Проволочные средыМетаматериалы в антенной технике Система из близких разомкнутых проводов между

разомкнутых проводов между двумя близкими пластинами играет роль замедляющей

структуры – искусственный диэлектрик
Для всенаправленности МП антенну нужно делать меньше – растет ε подложки – уменьшается полоса.

Искусственный диэлектрик на замедляющей структуре дает широкополосность и всенаправленность одновременно

Dmitry Tatarnikov, Topcon


Слайд 39
Введение
Отражательные решетки
Проходные решетки
Покрытия из нано-антенн
Линзы из метаматериалов
Проволочные среды
Высокоимпедансные

ВведениеОтражательные решеткиПроходные решеткиПокрытия из нано-антеннЛинзы из метаматериаловПроволочные средыВысокоимпедансные поверхностиМетаматериалы в антенной технике

поверхности



Метаматериалы в антенной технике


Слайд 40 Высокоимпедансные пов-ти
Метаматериалы в антенной технике
Планарные структуры, в

Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Планарные структуры, в т.ч. периодические –

т.ч. периодические – импедансные поверхности
От импеданса зависит коэффициент отражения.
1800

при отражении

λ/4

Металлический экран (Е=0, Z=0)

00 при отражении

h<<λ

Магнитный экран
(Н=0, Z=∞)

?

Не существует природных стенок с магнитными свойствами

НО! Это – не совсем планарная структура! Нужна миниатюризация!

Отражение с фазой 00


Слайд 41 Высокоимпедансные пов-ти
Метаматериалы в антенной технике
Краевая емкость
Для миниатюризации

Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Краевая емкостьДля миниатюризации необходимо уменьшить объем

необходимо уменьшить объем элементарной ячейки –увеличить емкость и индуктивность
Индуктивность

контура


Высокоимпедансная поверхность (грибная)

Можно еще увеличить емкость:


Слайд 42 Высокоимпедансные пов-ти
Метаматериалы в антенной технике
Грибные поверхности могут

Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Грибные поверхности могут легко изготавливаться в

легко изготавливаться в виде печатных плат, что делает их наиболее

популярными в приложениях.

Горизонтальный диполь над металлическим экраном – изображение в противофазе – трудно согласовать

Горизонтальный диполь над поверхностью с высоким импедансом – изображение в фазе – легко согласовать!

Dan Sievenpiper et al., IEEE MTT Trans.,1999


Слайд 43 Высокоимпедансные пов-ти
Метаматериалы в антенной технике
Вблизи резонанса поверхности

Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Вблизи резонанса поверхности с высоким импедансом

с высоким импедансом блокируют поверхностные волны (при возбуждении как

электрическим, так и магнитным диполями)

ВИП подавляют поверхностные волны TE- и TM-типов – эффект запрещенной зоны

Структура из метаматериала позволяет добиться развязки элементов антенной решетки!

G. Poilasne, PIER, 2003


Слайд 44 Высокоимпедансные пов-ти
Метаматериалы в антенной технике
Конечные высокоимпедансные поверхности

Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Конечные высокоимпедансные поверхности могут управлять ближним

могут управлять ближним полем
Это важно для уменьшения вредного действия

устройств радиосвязи – работа была поддержана Nokia Research Center

Результат измерения ближнего поля

Область пониженного поля в ближней зоне

S.A. Tretyakov et al, Improving antenna near-field pattern by use of artificial impedance screens, 2005


Слайд 45 Высокоимпедансные пов-ти
Метаматериалы в антенной технике
Другое применение –

Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Другое применение – снижение краевых эффектов

снижение краевых эффектов отражателя антенн
Поверхностные волны затухают и не

доходят до края – не портится форма ДН

У обычной GNSS антенны – высокое боковое и заднее излучение –
Ошибка измерения координат из-за многолучевости

Промышленные GNSS антенны делают с подавлением многолучевости за счет высокоимпедансных поверхностей

Происходит подавление краевых эффектов – ровная форма ДН – нет фазовых ошибок

Плоская поверхность: Выпуклая поверхность:


Слайд 46 Высокоимпедансные пов-ти
Метаматериалы в антенной технике
Модели высокоточных GNSS

Высокоимпедансные пов-тиМетаматериалы в антенной технике Модели высокоточных GNSS антенн на высокоимпедансных

антенн на высокоимпедансных поверхностях, имеющиеся на рынке
В рамках работ по модернизации

комплекса "Квазар-КВО" в июле 2010 г. на обсерватории Зеленчукская установлен совмещённый GPS/ГЛОНАСС-приёмник фирмы Javad GNSS Delta-G3T с антенной RingAnt-DM Choke Ring.

  • Имя файла: metamaterialy-v-antennoy-tehnike.pptx
  • Количество просмотров: 107
  • Количество скачиваний: 0
- Предыдущая Алфавит