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

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]).