?
Использование грибовидных метаматериалов с диэлектрическими подложками в конструкциях прямоугольных волноводов
Одним из актуальных вопросов при создании современных электродинамических структур микроволнового диапазона является уменьшение их габаритных размеров и массы при увеличении количества функций, сохранении высокой добротности и стабильных электрических параметров. Качественно новый подход в практическом решении этой задачи был найден во второй половине прошлого века В.Г.Веселаго, впервые показавшим возможность существования метаматериалов – искусственно созданных периодических структур, обладающих отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей [1]. Изучение физических и конструктивно-технологических свойств метаматериалов является важным и перспективным направлением в науке, открывая широкие возможности их практического применения в микроволновой технике, электронике, антенных и измерительных устройствах различного функционального назначения [2 - 4]. Данная работа посвящена исследованию прямоугольного волновода типа R32 с поперечным сечением 72,14х34,04 мм, одна из широких стенок которого выполнена в виде магнитной стенки из грибовидного метаматериала, с учетом влияния расположения грибовидной структуры на диэлектрической подложке. На поверхности метаматериала выполняются эквивалентные граничные условия, соответствующие магнитной стенке – все тангенциальные компоненты магнитного поля и нормальные компоненты электрического поля устанавливаются равными нулю. Применительно к прямоугольному волноводу, в котором распространяются дисперсные типы волн, наличие магнитной стенки означает, что электрическое поле в такой структуре перпендикулярно горизонтальным стенкам и не зависит от координат в плоскости поперечного сечения. Основной волной такого волновода является чисто поперечная ТЕМ-волна [5]. В работе предложена конфигурация волновода и геометрические размеры самого метаматериала, элементы которого имеют форму мальтийского креста. Компьютерная модель исследуемого объекта создана в программной среде Ansoft HFSS ver.14 и позволила получить ряд количественных зависимостей, характеризующих влияние метаматериала на распространение в структуре электромагнитной волны основного типа H10.