ИНТЕГРАЦИЯ КИРАЛЬНЫХ СТРУКТУР И МЕТАМАТЕРИАЛОВ В МИКРОПОЛОСКОВЫХ АНТЕННАХ: ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ РЕШЕНИЙ И ПЕРСПЕКТИВ

Авторы

Касимова А.У. Институт машиноведения, автоматики и геомеханики НАН КР

Ключевые слова:

микрополосковая антенна, киральность, метаматериалы, бианизотропия, диаграмма направленности, поляризация, пьезоэлектрические материалы, адаптивные антенны.

Аннотация

В работе представлен обзор современных исследований, посвящённых интеграции киральных структур и метаматериалов в микрополосковые антенны с целью улучшения их излучающих характеристик. Рассмотрены физические принципы киральности, включая круговой дихроизм, оптическая активность и электромагнитное спаривание, а также особенности взаимодействия киральных элементов с электромагнитными волнами. Проведён анализ существующих конструктивных решений, основанных на использовании киральных метаматериалов и бианизотропных сред, влияющих на диаграмму направленности, поляризацию и согласование антенн. Особое внимание уделено применению динамически управляемых киральных структур на основе пьезоэлектрических материалов, которые могут обеспечить адаптивное изменение параметров излучения в реальном времени. Работа направлена на систематизацию текущего состояния области применения киральных структур и формулирует теоретическое направление для дальнейших исследований и численного моделирования.

Библиографические ссылки

1. Боголюбов А.Н., Мосунова Н.А., Петров Д.А. Математическое моделирование киральных волноведущих антенн // Журнал Радиоэлектроники. - 2005. - №7. - с. 3–24.

2. Марценюк Михаил Андреевич, Фуфачев Михаил Андреевич Параметризация киральности и оптическая активность нанокомпозитов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2013. №2 (170). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/parametrizatsiya-kiralnosti-i-opticheskaya-aktivnost-nanokompozitov.

3. Шевченко В.В. Киральные электромагнитные объекты и среды // Соровский образовательный журнал. - 1998. - № 2. - с. 109-114.

4. Панин Дмитрий Николаевич, Осипов Олег Владимирович Неоднородные киральные метаматериалы: анализ отражения оптических волн с учетом дисперсии материальных параметров // КО. 2024. №6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/neodnorodnye-kiralnye-metamaterialy-analiz-otrazheniya-opticheskih-voln-s-uchetom-dispersii-materialnyh-parametrov.

5. Сан, Ю.; Кай, Б.; Ян, Л.; Ву, Л.; Ченг, Ю.; Луо, Х.; Чен, Ф.; Ли, X. Микрополосковая антенна с двойной поляризацией и высоким коэффициентом усиления на основе метаповерхности, фокусирующей пропускание. Материалы 2024, 17, 3730. https://doi.org/10.3390/ma17153730.

6. Стаценко Л.Г., Смирнова М.М., Север Д.С., Дронин Я.С. Применение метаматериалов в антенных устройствах цифровых систем связи. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.1.2.

7. Хамед Ебрахим Абдо Махьюб, Кисель Наталья Николаевна Оценка эффективности применения метаматериала в разработках микрополосковых антенн на основе LTCC-технологии // Известия ЮФУ. Технические науки. 2019. №3 (205). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-effektivnosti-primeneniya-metamateriala-v-razrabotkah-mikropoloskovyh-antenn-na-osnove-ltcc-tehnologii.

8. Хамед Ебрахим Абдо Махьюб, Кисель Наталья Николаевна Исследование характеристик микрополосковой антенны с управляемым метаматериалом // Известия ЮФУ. Технические науки. 2019. №3 (205). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-harakteristik-mikropoloskovoy-antenny-s-upravlyaemym-metamaterialom.

9. Мусаев Максуд Мурад Оглы, Кисель Наталья Николаевна Исследование характеристик антенны на основе метаматериала // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. №6 (191). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-harakteristik-antenny-na-osnove-metamateriala.

10. Касимова А.У. Сравнительные анализ моделирования микрополосковой антенны в программах CST Microwave Studio и Matlab Antenna Toolbox // Проблемы автоматики и управления.–2022.–№ 3(45).–С. 31-41.

11. Клюев Дмитрий Сергеевич, Нещерет Анатолий Михайлович, Сингулярное интегральное уравнение для расчета микрополоскового вибратора, расположенного на киральной подложке // Евразийский Союз Ученых. 2015. №5-7 (14). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/singulyarnoe-integralnoe-uravnenie-dlya-rascheta-mikropoloskovogo-vibratora-raspolozhennogo-na-kiralnoy-podlozhke.

12. Mehmet BAĞMANCI, Muharrem KARAASLAN, Emin UNAL, Faruk KARADAG, Microstrip Patch Antennas Covered with Chiral Metamaterial Structures // Çukurova University Journal of the Faculty of Engineering and Architecture, 33(3), pp. 245-254, September 2018

13. Zebiri C., Lashab M., Benabdelaziz F. Rectangular microstrip antenna with uniaxial bi-anisotropic chiral substratesuperstrate // IET Microwaves, Antennas & Propagation. – 2011. – Т. 5, № 1. – С. 17–29. – DOI: 10.1049/iet-map.2009.0446

14. Филиппов, С. Б. Исследование эффективности применения киральных метаматериалов в конструкциях антенн радиотехнических систем космических аппаратов / С. Б. Филиппов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. – 2020. – том 7, выпуск 2. – с. 33-38. - DOI 10.30894/issn2409-0239.2020.7.2.33.38. URL: https://spacedevice.ru/wp-content/uploads/2020/07/4_p33_0702.pdf

15. Гах Г.В., Ерохин С.Н. Безотражательное прохождение электромагнитной волны через слой киральной среды / Г.В. Гах, С.Н. Ерохин // ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (6). – 2008. - №4. – с. 119-122.

16. Верзунов, С. Н. Способ оптимизации конструктивных параметров ячеек-резонаторов микрополосковых антенн на основе интеллектуального анализа данных / С. Н. Верзунов // Электротехнические системы и комплексы. – 2022. – № 3(56). – с. 54-64. – DOI 10.18503/2311-8318-2022-3(56)-54-64. – EDN GBBNJP.

17. Microstrip patch antenna using piezoelectric substrates, пат. WO 2005050784 A1. – 2005. – Международная заявка № PCT/US2004/039550; заявл. 24.11.2004; опубл. 02.06.2005.