STUDY OF THE ELECTRODYNAMIC CHARACTERISTICS OF A MICROSTRIP ANTENNA WITH A BULK CHIRAL SUBSTRATE BASED ON AN ARRAY OF HELICES

Authors

A.U. Kasimova Institute of Machine Science, Automation and Geomechanics of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic, Bishkek, Kyrgyzstan

Keywords:

microstrip antenna, chiral metamaterial, helical inclusions, radiation pattern, radiation efficiency, CST Studio Suite

Abstract

The article examines the influence of a spatially inhomogeneous chiral medium on the radiation and impedance-matching characteristics of a dual-band microstrip antenna. The substrate was modified by integrating a periodic array of 65 metallic right-handed helices into the bulk dielectric. Numerical simulation results obtained in CST Studio Suite are presented. A dual nature of the metastructure's influence was identified: in the low-frequency band (2.0 GHz), stabilization of the spatial field distribution and an increase in total efficiency by 5.7 dB were observed, whereas in the high-frequency band (3.56 GHz), spatial beam splitting and the formation of a zenith stopband were revealed.

References

1. Чебышев В. В., Ястребцова О. И. Свойства микрополоскового вибратора в многослойной среде из метаматериалов // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. — 2015. — Т. 9, № 7. — С. 47–52.

2. Клюев Д. С., Нещерет А. М., Осипов О. В. Метод расчета микрополоскового вибратора, расположенного на киральной подложке // Инфокоммуникационные технологии. 2015. Т. 13, № 3. С. 245–252.

3. Касимова А. У. Интеграция киральных структур и метаматериалов в микрополосковых антеннах: обзор современных решений и перспектив // Проблемы автоматики и управления. 2025. № 2 (53). С. 88–99.

4. Нещерет А. Анализ микрополосковых антенн с подложками из киральных метаматериалов методом сингулярных интегральных уравнений // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2018. - Т. 21. - №4. - C. 6-16.

5. Ф. Баятпур и К. Сарабанди, «Пространственный фильтр на основе метаматериалов для применения в фазированных антенных решетках», Международный симпозиум IEEE по антеннам и распространению радиоволн , Норт-Чарлстон, Южная Каролина, США, 2009, стр. 1-4, doi: 10.1109/APS.2009.5172274.

6. Electromagnetic Waves in Chiral and Bi-Isotropic Media / I. V. Lindell, A. H. Sihvola, S. A. Tretyakov, A. J. Viitanen. Boston; London: Artech House, 1994. 332 p.

7. Ястребцова О. И., Чебышев В. В. Электродинамический анализ волн, распространяющихся в многослойных средах микрополосковых антенн // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. — 2015. — Т. 9, № 10. — С. 84–88.

8. Котков К.В., Минкин М.А. Антенны для размещения на беспилотных летательных аппаратах // Инфокоммуникационные технологии. - 2023. - Т. 21. - №1. - C. 36-44. doi: 10.18469/ikt.2023.21.1.05

9. Клюев, Д.С., Минкин, М., Мишин, Д.В. и др. Характеристики излучения микрополосковой антенны на подложке из хирального метаматериала. Radiophys Quantum El 61 , 445–455 (2018). https://doi.org/10.1007/s11141-018-9906-3

10. Microstrip Patch Antenna Covered With Left Handed Metamaterial / E. Dogan, E. Unal, D. Kapusuz [et al.]. – Текст : непосредственный // ACES Journal. – 2013. – Vol. 28, No. 10. – P. 999–1004.

11. Третьяков С. А. Электродинамика сложных сред: киральные, биизотропные и некоторые бианизотропные материалы // Радиотехника и электроника. – 1994. – Т. 39. – №. 10. – С. 1457-1470.