Анализ влияния дисперсии метаматериалов в цилиндрической линзе Люнеберга с вынесенным фокусом
Автор: Пастернак Ю.Г., Рогозин Е.А., Рогозин Р.Е., Федоров С.М.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 4 т.23, 2020 года.
Бесплатный доступ
Цилиндрические линзы Люнеберга позволяют осуществлять азимутальное сканирование в широком секторе углов. В статье рассматривается цилиндрическая линза Люнеберга с вынесенным фокусом из параллельных печатных плат из тонкого стеклотекстолита (FR-4) с вытравленной Н-образной структурой метаматериала. Показано распределение электрического поля в азимутальной плоскости при падении линейно-поляризованной плоской волны на поверхность линзы параллельно печатным платам. Приведена зависимость фокусного расстояния от частоты. Сделаны выводы о влиянии дисперсии на величину фокусного расстояния. Для уточнения величины фокусного расстояния рассмотрены направленные характеристики антенной системы при изменении фокусного расстояния. Исследованы направленные характеристики при повороте облучателя в азимутальной плоскости. Результаты, представленные в статье, планируется использовать при создании широкополосных линз Люнеберга из метаматериалов.
Цилиндрическая линза люнеберга, метаматериалы, дисперсия
Короткий адрес: https://sciup.org/140256326
IDR: 140256326 | УДК: 621.396 | DOI: 10.18469/1810-3189.2020.23.4.48-55
Analysis of the influence of dispersion of metamaterials in a cylindrical Luneberg lens with extended focus
Cylindrical Lunebeg lenses allow azimuthal scanning in a wide sector of angles. The article discusses a cylindrical Luneberg lens with an out-of-focus parallel printed circuit boards made of thin fiberglass (FR-4) with an etched H-shaped metamaterial structure. The distribution of the electric field in the azimuthal plane is shown when a linearly polarized plane wave is incident on the lens surface parallel to the printed circuit boards. The dependence of the focal length on the frequency is shown. Conclusions are drawn about the effect of dispersion on the focal length. To clarify the value of the focal length, the directional characteristics of the antenna system are considered when the focal length is changed. Directional characteristics are investigated when the feed is rotated in the azimuthal plane. The results presented in the article are planned to be used to create broadband Luneberg lenses from metamaterials.
Список литературы Анализ влияния дисперсии метаматериалов в цилиндрической линзе Люнеберга с вынесенным фокусом
- Luneburg R.K. Mathematical Theory of Optics. Providence: Brown University Press, 1944. 401 p.
- Кюн Р. Микроволновые антенны. Л.: Судостроение, 1967. 518 с.
- Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. М.: Советское радио, 1974. 536 с.
- Peeler G.D.M., Coleman H. Microwave stepped-index Luneberg lenses // IRE Transactions on Antennas and Propagation. 1958. Vol. 6, No. 2. P. 202–207. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.1958.1144575.
- Foam based Luneburg lens antenna at 60 GHz / J. Bor [et al.] // Progress in Electromagnetics Research Letters. 2014. Vol. 44. P. 1–7. DOI: https://doi.org/10.2528/PIERL13092405.
- Peeler G.D.M., Archer D.F. A two-dimensional microwave Luneberg lens // Transactions of the IRE Professional Group on Antennas and Propagation. 1953. Vol. 1, No. 1. P. 12–23. DOI: https://doi.org/10.1109/T-AP.1953.27321.
- Sato K., Ujiie H. A plate Luneberg lens with the permittivity distribution controlled by hole density // Electronics and Communications in Japan (Part I: Communications). 2002. Vol. 85, No. 9. P. 1–12. DOI: https://doi.org/10.1002/ecja.1120.
- Broadband 3-D Luneburg lenses based on metamaterials of radially diverging dielectric rods / A. Sayanskiy [et al.] // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. Vol. 16. P. 1520–1523. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2016.2647383.
- Xin H., Liang M. 3-D-printed microwave and THz devices using polymer jetting techniques // Proceedings of the IEEE. 2017. Vol. 105, No. 4. P. 737–755. DOI: https://doi.org/10.1109/JPROC.2016.2621118.
- Pfeiffer C., Grbic A. A printed, broadband Luneburg lens antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2010. Vol. 58, No. 9. P. 3055–3059. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2052582.
- Влияние дисперсии метаматериалов на характеристики линзы Люнеберга / О.Ю. Макаров [и др.] // Радиотехника. 2020. Т. 84, № 6 (12). С. 42–48. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202006(12)-08.
- A terahertz metamaterial with unnaturally high refractive index / M. Choi [et al.] // Nature. 2011. Vol. 470, No. 7334. P. 369–373. DOI: https://doi.org/10.1038/nature09776.
- Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials / D.R. Smith [et al.] // Physical Review. E-Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2005. Vol. 71, No. 3. P. 036617. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.71.036617.
- A review of the scattering parameter extraction method with clarification of ambiguity issues in relation to metamaterial homogenization / S. Arslanagić [et al.] // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2013. Vol. 55, No. 2. P. 91–106. DOI: https://doi.org/10.1109/MAP.2013.6529320.
- Зелкин Е.Г., Петрова Р.А. Линзовые антенны М.: Советское радио, 1974. 280 с.
