ЗАСТОСУВАННЯ ПРОВІДНИКОВИХ МЕТАСТРУКТУР У РАДІОТЕХНІЧНИХ ЗАСОБАХ ДЛЯ ПЕРЕДАВАННЯ ТА ВИПРОМІНЮВАННЯ ЕМ ХВИЛЬ (ОГЛЯД)

  • Л. Ф. Політанський Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
  • Д. А. Вовчук Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
  • C. Д. Галюк Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
  • М. М. Хобзей Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
  • П. Ф. Робулець Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
Ключові слова: метаматеріали, структури з провідників, гіперлінза, ендоскоп

Анотація

Здійснено огляд основних можливих застосувань провідникових метаструктур у різних радіотехнічних пристроях. Такі структури мають унікальні та неприродні властивості, зокрема від’ємне значення діелектричної проникності. Розглянуто три різновиди провідникових метаматеріалів, а саме структури з паралельних провідників (суперлінза); провідників, що розходяться (гіперлінза), та з випадковим розміщенням провідників (щітка). Сучасний технологічних процес демонструє низку підходів та методів (від звичайного механічного упорядкування до хімічного синтезу) для реалізації розглядуваних метаструктур різної форми з подальшим їх використанням у діапазоні частот від радіохвиль до оптичного і вище. Суперлінза може використовуватись як у вузькому так і у широкому діапазоні частот для передавання енергії ЕМ хвиль, включаючи пристрої фотовольтаїки, передавання зображень, ендоскопії, спектроскопії та ін. Широкосмуговий ефект був нещодавно показаний у [9] шляхом дослідження передавання енергії ЕМ хвиль між двома хвилеводами через структуру з паралельних провідників, що стало першим експериментальним підтвердженням висунутої у [12] аналітичної гіпотези. Це стало початком для розвитку широкосмугових ендоскопів на основі структур з паралельних провідників у [15], що вперше показали природу мінімумів та максимумів дисперсії функції передавання, викликаних не резонансами Фабрі–Перо, а появою вихрових мод, а також показали надійність роботи ендоскопа у разі значних кутів згину. Провідникові метаматеріали, такі як гіперлінза та щітка, можуть знайти своє застосування у антенних системах, що функціонують у широкому діапазоні частот. Порівняння їх дисперсій фактора Парсела показують різні результати через те, що гіперлінза, незважаючи на можливість випромінювати на міжрезонансних частотах, в цілому все ще залишається резонансною структурою. Натомість, структура з випадковим розміщенням провідників характеризується неперервним та гладким спектром фактора Парсела. Це стає можливим через те, що форма структури може розглядатися як набір надзвичайно великої кількості локальних гіперлінз різних параметрів, які перевипромінюють та підсилюють ЕМ поле інших локальних гіперлінз і так далі. Як результат, така метаструктура може покривати широку смугу робочих частот (від 1 до 5 ГГц [18]).

Біографії авторів

Л. Ф. Політанський, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри радіотехніки та інформаційної безпеки

Д. А. Вовчук, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

канд. техн. наук, асистент кафедри радіотехніки та інформаційної безпеки

C. Д. Галюк, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

канд. техн. наук, асистент кафедри радіотехніки та інформаційної безпеки

М. М. Хобзей, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

студент фізичного факультету

П. Ф. Робулець, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

аспірант кафедри радіотехніки та інформаційної безпеки

Посилання

F. Capolini, Theory and Phenomena of Metamaterials. Taylor and Francis Group, LLC, 2009.

A. Sihvola, “Metamaterials in electromagnetic,” Physical Review Letters, vol. 85, no. 18, pp. 3966-3069, 2000.

C. Simovski, P. A. Belov, A. V. Atrashchenko, and Yu. S. Kivshar, “Wire metamaterials: Physics and applications,” Advanced Materials, 24, pp. 4229-4248, 2012.

A. V. Atrashchenko, V. N. Katz, V. P. Ulin, V. P. Evtikhiev and V. P. Kochereshko, “Fabrication and optical properties of porous InP structures,” Physica E, no. 44, pp. 1324-1328, 2012.

H. Föll, M. Leisner, A. Cojocaru, and J. Carstensen, “Macroporous semiconductors,” Materials, no. 3, pp. 3006-3076, 2010.

V. P. Ulin, and S. G. Konnikov, “Electromechanical pore formation mechanism in III-IV crystals,” Semiconductors, no. 41, pp. 832-844, 2007.

M. Albooyeh, “Electromagnetic Characterization of Metasurfaces.” PhD Thesis, Aalto University, Espoo, Finland, 2015.

P. A. Belov, R. Marques, S. I. Maslovski, I. S. Nefedov, M. Silverinha, C. Simovski, and S. A. Tretyakov, “Strong spatial dispersion in wire media in the very large wavelength limit,” Physical Review B, no. 67, 113103 (1-4), 2003.

D. Vovchuk, S. Kosulnikov, I. Nefedov, S. Tretyakov, and C. Simovski, “Multi-Mode Broadband Power Transfer through a Wire Medium Slab,” Progress in Electromagnetics Research (PIER), no. 154, pp. 171-180, 2015.

P. A. Belov, Y. Zhao, S. Sudhakaran, A. Alomainy, and Y. Hao, “Experimental study of the subwavelength imaging by a wire medium slab,” Applied Physics Letter, no. 89, pp. 459-462, 2006.

P. A. Belov, et al., “Transmission of images with subwavelength resolution to distances of several wavelengths in the microwave range,” Physics Review B, no. 77, 193108 (1-4), 2008.

M. S. Mirmoosa, and C. R. Simovski, “System Analysis of Micron-Gap Thermophotovoltaic Systems Enhanced by Nanowires,” Photonics and Nanistructures – Fundaments and Applications, no. 13, pp. 20-30, 2015.

S. Kosulnikov, D. Vovchuk, I. Nefedov, S. Tretyakov, and C. Simovski, “Broadband Power Transfer Through a Metallic Wire Medium Slab,” Proc. URSI International Symposium on Electromagnetic Theory (EMTS), Espoo, pp. 596-599, 2016.

C. Simovski, D. Vovchuk, and S. Kosulnikov, “Power Vortices in Wire-Medium Endoscopes,” Proc.12th International Congress Metamaterials, Espoo, pp. 315-317, 2018.

D. Vovchuk, S. Kosulnikov, and C. Simovski, “Unusual eigenmodes of wire-medium endoscopes: impact on transmission properties,” Optics Express, vol. 26, no. 14, pp. 17988-18005, 2018.

S. Kosulnikov, D. Filonov, S. Glybovski, P. Belov, S. Tretyakov, and C. Simovski, “Wire-Medium Hyperlens for Enhancing Radiation from Subwavelength Dipole Sources,” IEEE Transaction on Antennas and Propagation, no. 63, pp. 4848-4856, 2015.

C. Simovski, S. Maslovski, I. Nefedov, S. Kosulnikov, P. Belov, and S. Tretyakov, “Hyperlens makes thermal emission strongly super-Planckian,” Photonics and Nanistructures – Fundaments and Applications, no. 13, pp. 31-41, 2015.

S. Yu. Kosulnikov, M. S. Mirmoosa, D. A. Vovchuk, S. A. Tretyakov, S. B. Glybovski, and C. R. Simovski, “Enhancement of Radiation with Irregular Wire Media,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 64, no. 12, pp. 5469-5474, 2016.

X. Radu, D. Garray, and C. Craeye, “Towards a wire medium endoscope for MRI imaging. Metamaterials,” vol. 3, pp. 90-99, 2009.

D. Vovchuk, M. Khobzei, and I. Zhadan, “Properties of Antennas Modified by Wire Media,” in Proc. of 1st International Conference on Informatioon and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo), Odessa, 2018.

Переглядів анотації: 79 Завантажень PDF: 29
Опубліковано
2020-06-24
Як цитувати
[1]
Л. Політанський, Д. Вовчук, ГалюкC., М. Хобзей, і П. Робулець, ЗАСТОСУВАННЯ ПРОВІДНИКОВИХ МЕТАСТРУКТУР У РАДІОТЕХНІЧНИХ ЗАСОБАХ ДЛЯ ПЕРЕДАВАННЯ ТА ВИПРОМІНЮВАННЯ ЕМ ХВИЛЬ (ОГЛЯД), Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 3, с. 102-110, Чер 2020.
Номер
Розділ
Радіоелектроніка та радіоелектронне апаратобудування

Завантаження

Данные скачивания пока не доступны.