ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЬНЫХ КИРАЛЬНЫХ РЕЗОНАТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОДЛОЖКИ МИКРОПОЛОСКОВОЙ АНТЕННЫ

Авторы

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

Ключевые слова:

микрополосковая антенна, киральная подложка, спиральный киральный резонатор, метаматериалы, эффективная диэлектрическая проницаемость, эффективная магнитная проницаемость, коэффициент киральности, резонансная частота, модель Лоренца, право- и левополяризованные волны

Аннотация

В работе представлено аналитическое исследование влияния геометрических параметров спиральных киральных резонаторов на эффективные электромагнитные и дисперсионные характеристики подложки микрополосковой антенны. В качестве кирального включения рассмотрен спиральный резонатор, представляющий собой микроскопический колебательный контур. Проведен последовательный анализ влияния радиуса витка, шага намотки и числа витков на индуктивность, межвитковую емкость и собственную резонансную частоту резонатора. На основе полученных зависимостей с использованием электронной модели дисперсии Лоренца выполнен расчет эффективной диэлектрической проницаемости, магнитной проницаемости и коэффициента киральности искусственной среды. Исследованы частотные зависимости эффективных электромагнитных параметров для различных геометрических конфигураций спиральных резонаторов. На базе вычисленных эффективных параметров проанализированы характеристики распространения волн в киральной среде. Рассчитаны показатели преломления, коэффициенты распространения, фазовые скорости и эффект двулучепреломления для собственных мод (LCP и RCP волн).

Показано, что изменение геометрических параметров спирального резонатора приводит к смещению собственной резонансной частоты и последующему изменению эффективных параметров киральной среды, что влияет на особенности распространения электромагнитных волн в подложке. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании киральных подложек микрополосковых антенн с заданными электродинамическими характеристиками.

Библиографические ссылки

1. 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.

2. Фисанов, В. В. О материальных параметрах и инвариантах изотропной киральной среды / В. В. Фисанов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2011. - № 2 (24), ч. 1. - С. 193–196.

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

4. Слюсар В. Метаматериалы в антенной технике: основные принципы и результаты // Первая миля. 2010. № 3-4. С. 44-60.

5. Авдюшин А.С., Власов М.Ю., Пастернак Ю.Г. Применение метаматериалов в антенной технике // Вестник ВГТУ. 2013. Т. 9. Вып. 3-1. C. 132-135.

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

7. Tretyakov, S. A. Analytical Modeling in Applied Electromagnetics / S. A. Tretyakov. - Boston : Artech House, 2003. - 282 p.

8. Электрофизика и электродинамика метаматериалов / А.Н. Лагарьков [и др.] // ТВТ. 2010. № 48:6. С. 1031-1048.

9. Анализ микрополосковой антенны на киральной подложке с учетом пространственной дисперсии / Д.С. Клюев [и др.] // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 11. С. 67-72.

10. Клюев Дмитрий Сергеевич, Нещерет Анатолий Михайлович, Сингулярное интегральное уравнение для расчета микрополоскового вибратора, расположенного на киральной подложке // Евразийский Союз Ученых. 2015. №5-7 (14).

11. Kim K., Varadan V.V. Millimeter wave dualband microstrip antennas with metamaterial substrates using the LTCC process // Proceedings of Metamaterials. 2007. Rome. P. 22-24.