Анализ физических особенностей метаматериалов и частотно-селективных СВЧ устройств на их основе

А. С. Кухаренко; А. А. Елизаров

?

Анализ физических особенностей метаматериалов и частотно-селективных СВЧ устройств на их основе

С. 84–85.

Одним из перспективных путей развития современной электродинамики и электроники СВЧ является исследование метаматериалов, представляющих собой композитные соединения, свойства которых обусловлены искусственно созданной периодической системой из макроскопических элементов. Проведен анализ физических особенностей таких метаматериалов и конструкций частотно-селективных СВЧ устройств, выполненных на основе грибовидных полосно-заграждающих структур. Предложены способы расширения рабочей полосы указанных устройств, заключающиеся в формировании двухслойных или многослойных топологических структур, в которых слои образованы импедансными частотно-селективными поверхностями. Показано, что использование в конструкциях грибовидных полосно-заграждающих структур промежуточных импедансных поверхностей позволяет создавать СВЧ устройства на основе объемных метаматериалов с расширенной полосой пропускания и возможностью ее перестройки, а также многодиапазонные частотно-селективные устройства. С использованием программных средств AWR Design Environment (Microwave Office v.9.0) выполнено численное моделирование таких СВЧ устройств, демонстрирующее эффект расширения рабочей полосы, и приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие их соответствие с результатами моделирования. Показано, что интерес к исследованию грибовидных полосно-заграждающих структур обусловлен перспективностью их использования для создания частотно-селективных СВЧ устройств с улучшенными характеристиками, в частности, специальных экранов отсечки многолучевости прецизионных антенн для систем геодезии и навигации, а также пространственных фильтров для развязки элементов в антенных решетках.

Язык: русский

Полный текст

Ключевые слова: метаматериалы расширение полосы полосно-запирающие структуры частотно-селективные устройства грибовидные структуры

В книге

Тезисы докладов IX международной отраслевой научной конференции “Технологии информационного общества”

М.: ИД Медиа Паблишер, 2015.

Волноводный поляризатор с клиновидной вставкой из метаматериала. Патент на полезную модель № 239 909.

Елизаров А. А., Машкова М. А., Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 2025 № 35 С. 1–5

Полезная модель относится к радиотехнике и технике СВЧ и может быть использована в антенно-волноводных трактах для преобразования поляризации электрического поля. Сущность полезной модели заключается в том, что волноводный поляризатор с клиновидной вставкой из метаматериала содержит четвертьволновый отрезок прямоугольного волновода с расположенной внутри, параллельно его широкой стенке, клиновидной вставкой из метаматериала. Согласно предлагаемой полезной модели, клиновидная ...

Добавлено: 13 января 2026 г.

Микроволновые методы и технологии для мониторинга электрической активности кожи

Скуридин А. А., Елизаров А. А., Закирова Э. А. и др., Медицинская физика 2024 № 1 С. 53–62

Проведен анализ существующих решений по измерению электрической активности кожи с помощью традиционных методов, включающих в себя применение датчиков на постоянном токе, а также предложены новые перспективные решения, связанные с использованием чувствительных элементов на основе замедляющих систем и метаматериалов. Рассмотрены вопросы практической реализации электродов, в частности материалы и топологии, обеспечивающие механическую прочность и эргономичность элементов нательных устройств. Показано, что применение ...

Добавлено: 17 апреля 2024 г.

Photoluminescence control by hyperbolic metamaterials and metasurfaces: a review

Beliaev L., Takayama O., Мелентьев П. Н. и др., OPTO-ELECTRONIC ADVANCES 2021 Vol. 4 No. 8 Article 210031

Фотолюминесценция, в том числе флуоресценция, играет огромную роль в широком спектре приложений, от биомедицинского зондирования и визуализации до оптоэлектроники. Таким образом, усиление и контроль фотолюминесценции имеет огромное влияние как на фундаментальные научные исследования, так и на вышеупомянутые приложения. Среди различных нанофотонных схем и наноструктур для усиления фотолюминесценции мы рассматриваем определенный тип наноструктур, образующих, так называемые, гиперболические метаматериалы (ГММ). ГММ ...

Добавлено: 16 октября 2021 г.

Структурное моделирование метаматериалов

Ерофеев В. И., Павлов И. С., ИПФ РАН, 2019.

В данной монографии развиваются теоретические основы метода структурного моделирования применительно к метаматериалам. Этот метод учитывает параметры кристаллической решетки, размеры частиц среды, их форму и константы силовых взаимодействий между ними и поэтому является наиболее подходящим для изучения влияния размерных эффектов на физико-механические свойства материала. Построенные математические модели метаматериалов позволяют не только получить представление о качественном влиянии ...

Добавлено: 29 января 2020 г.

Современное исследование микроволновых частотно-селективных устройств на основе периодических замедляющих структур и метаматериалов

Елизаров А. А., В кн.: XVII МЕЖДУНАРОДНАЯ ЗИМНЯЯ ШКОЛА-СЕМИНАР ПО РАДИОФИЗИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ. МАТЕРИАЛЫ ШКОЛЫ-СЕМИНАРА. ISBN 978-5-9999-2952-2.: Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, 2018. С. 37–40.

Представлен анализ исследования физических и конструктивных особенностей, а также технической реализации новых конструкций микроволновых частотно-селективных устройств на основе периодических замедляющих систем и грибовидных метаматериалов. ...

Добавлено: 2 апреля 2018 г.

Исследование широкополосного метаматериала на основе микрополосковой меандр-линии с щелевым экраном

Кухаренко А. С., Елизаров А. А., В кн.: III Всероссийская научно-техническая конференция "ПРОБЛЕМЫ СВЧ ЭЛЕКТРОНИКИ" им. В.А.Солнцева 2017.: М.: ИД Медиа Паблишер, 2017. С. 57–58.

Исследованы физические свойства и предложена конструкция широкополосного метаматериала на основе микрополосковой меандр-линии с щелевым экраном, обладающая свойствами полосно-запирающего фильтра. Представлены экспериментальные измерения полосы запирания частотно-селективной поверхности, изготовленной на основе описанной структуры, охватывающей полосы спутниковых систем навигации L1, L2, L3 и L5. ...

Добавлено: 24 ноября 2017 г.

Елизаров А. А., Кухаренко А. С., В кн.: III Всероссийская научно-техническая конференция "ПРОБЛЕМЫ СВЧ ЭЛЕКТРОНИКИ" им. В.А.Солнцева 2017.: М.: ИД Медиа Паблишер, 2017. С. 55–56.

В статье представлен анализ исследования физических и конструктивных особенностей, а также технической реализации новых конструкций микроволновых частотно-селективных устройств на основе периодических замедляющих систем и грибовидных метаматериалов. ...

Добавлено: 24 ноября 2017 г.

III Всероссийская научно-техническая конференция "ПРОБЛЕМЫ СВЧ ЭЛЕКТРОНИКИ" им. В.А.Солнцева 2017

М.: ИД Медиа Паблишер, 2017.

III Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы СВЧ электроники" им. В.А. Солнцева 2017 проводится Московским институтом электроники и математики им. А.Н.Тихонова Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» совместно с компанией KEYSIGHT Technologies при участии Издательского дома «Медиа-Паблишер». Конференция посвящена фундаментальным и прикладным проблемам вакуумной и плазменной, твердотельной и полупроводниковой электроники СВЧ, рассматривавшимся в разных аспектах на заседаниях Всероссийского ...

Добавлено: 24 ноября 2017 г.

Патент РФ на полезную модель № 166 254. Волноводный режекторный фильтр на метаматериале

Кухаренко А. С., Елизаров А. А., Назаров И. В. и др., Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 2016 № 32

Полезная модель относится к радиотехнике и технике СВЧ, и может быть использована в радиоэлектронной аппаратуре. Сущность полезной модели заключается в том, что волноводный режекторный фильтр содержит четвертьволновый отрезок прямоугольного волновода, одна из широких стенок которого выполнена из метаматериала. Согласно предлагаемой полезной модели метаматериал представляет собой периодическую структуру грибовидного типа, состоящую из идентичных металлических элементов в ...

Добавлено: 22 ноября 2016 г.

Практическое использование метаматериалов в конструкциях устройств СВЧ

Кухаренко А. С., Елизаров А. А., Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2016.

Данное издание является сборником статей, изданных ранее в различных научно-технических журналах, объединенных общей тематикой практического использования метаматериалов в конструкциях различных устройств СВЧ. В сборнике приведены работы, результаты которых позволяют решить проблему измерения электрическох параметров этих структур в процессе их проектирования и изготовления, расширить их рабочую полосу и обеспечить электронную перестройку по частоте. Даны рекомендации по ...

Добавлено: 17 ноября 2016 г.

Патент РФ на изобретение № 2 585 178. Частотно-селективная высокоимпедансная поверхность на основе метаматериала

Елизаров А. А., Кухаренко А. С., Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 2016 № 15 С. 1–9

Использование: для создания частотно- селективной высокоимпедансной поверхности. Сущность изобретения заключается в том, что частотно-селективная высокоимпедансная поверхность содержит однослойную экранированную печатную плату, с одной стороны которой выполнена импедансная решетка из связанных не менее чем двумя емкостными зазорами микрополосковых многозаходных спиралей Архимеда, в центрах которых расположены металлизированные переходные отверстия, соединенные с общим металлическим экраном, емкостные зазоры выполнены ...

Добавлено: 31 мая 2016 г.

Патент РФ на изобретение № 2 571 385. Развязывающий фильтр на метаматериале

Елизаров А. А., Кухаренко А. С., Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 2015 № 35

Изобретение относится к радиотехнике и технике СВЧ и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре. Достигаемый технический результат - расширение полосы пропускания при повышении добротности и геометрических размерах, меньших рабочей длины волны. Развязывающий фильтр на метаматериале содержит экранированную с одной стороны однослойную или многослойную диэлектрическую плату с периодически расположенными рядами сквозных отверстий, в каждом из которых ...

Добавлено: 22 декабря 2015 г.

Частотно-селективная поверхность на основе метаматериала с электронной перестройкой полосы запирания

Елизаров А. А., Кухаренко А. С., В кн.: II Всероссийская объединённая научная конференция "Проблемы СВЧ-электроники" МИЭМ НИУ ВШЭ – "Инновационные решения" Keysight Technologies. Сборник трудов конференции.: М.: ИД Медиа Паблишер, 2015. С. 45–48.

В настоящее время в СВЧ-технике все большее значение приобретают частотно-селективные поверхности, выполненные на основе метаматериалов. Эти структуры позволяют решать такие задачи, как развязка элементов антенных решеток, подавление многолучевости в навигационных системах, уменьшение влияния края экрана на диаграммы направленности антенных элементов и т.д. Применение в конструкциях СВЧ- устройств поверхностей на основе грибовидных метаматериалов позволяет существенно улучшить ...

Добавлено: 13 ноября 2015 г.

Анализ физических особенностей метаматериалов и частотно-селективных СВЧ устройств на их основе

Кухаренко А. С., Елизаров А. А., T-Comm: Телекоммуникации и транспорт 2015 Т. 9 № 5 С. 36–41

Добавлено: 24 июня 2015 г.

Исследование малогабаритного развязывающего СВЧ-фильтра на метаматериале

Бойко С. Н., Елизаров А. А., Закирова Э. А. и др., В кн.: Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2014. Материалы международной научно-технической конференции, г.Саратов, 25-26 сентября 2014Т. 1.: Саратов: ООО "Буква", 2014. С. 218–225.

Проведено исследование малогабаритного развязывающего СВЧ-фильтра на метаматериале. Показаны результаты численного моделирования фильтра с использованием программы AWR Design Environment (Microwave Office v.9.0), и экспериментального исследования макета фильтра на основе векторного анализатора ZVB - 4 (Rodhe@Schwarz). ...

Добавлено: 3 октября 2014 г.