Модифікований принцип мініатюризації прямокутних НВЧ патч-антен

Анотація

Актуальність. На даному етапі розвитку технологій основною тенденцією сучасних нанотехнологій є необхідність розміщення якомога більшої кількості об'єктів у заданому об'ємі. У випадку, наприклад, антенних систем це означає прагнення до мініатюризації. Компактність, простота і дешевизна у створенні, простота моделей із проектування патч-антен робить їх особливо привабливими з точки зору мініатюризації антен та антенних систем. Очевидним на перший погляд шляхом для мініатюризації об’ємного профіля таких антен є використання діелектриків з високим значенням діелектричної проникності для створення підкладок патч-антен. Проте, такий підхід обумовлює появу небажаної паразитної ємності між патчем і металічною плівкою підкладки, що призводить до низької ефективності випромінювання патч-антени. Ці труднощі можна подолати за рахунок використання метаматеріальних підкладок з високими значеннями дійсних частин ефективної відносної діелектричної проникності.

Мета роботи. Створити принцип мініатюризації НВЧ прямокутних патч-антен за рахунок використання метаматеріальних металодіелектричних підкладок з високою реальною частиною ефективної відносної діелектричної проникності замість діелектричних підкладок з таким же значенням відносної діелектричної проникності.

Матеріали та методи. Використовуючи принцип мінімізації функції однієї змінної і теорію ефективного середовища, створюється гібридний алгоритм мініатюризації об’ємного профілю патчу антени, який дозволяє оцінити основний зв'язок між значеннями ефективної відносної діелектричної проникності підкладки, резонансною частотою і товщиною метаматеріальної підкладки у НВЧ діапазоні.

Результати. Створено доволі простий підхід щодо мініатюризації прямокутних НВЧ патч-антен та покращення їх випромінювальних характеристик, який фактично є значно покращеною модифікацією принципу мініатюризації прямокутних НВЧ патч-антен, що був запропонований у ранній роботі авторами цієї статті.

Висновки. Запропоновано підхід щодо мініатюризації об’ємного профіля НВЧ прямокутних патч-антен на основі метаматеріальних підкладок та покращення параметрів їх випромінювальних характеристик. Показано, що цей підхід є значно покращеною модифікацією принципу мініатюризації, що був розроблений раніше першим автором цієї роботи, оскільки дозволяє зекономити машинний час, що використовується при автоматизованому проектуванні таких антен, а також дозволяє отримати з більш високою точністю такі параметри мініатюризованих патч-антен як лінійні розміри об’ємного профілю, робочу частоту, коефіцієнт корисної дії і коефіцієнт посилення за потужністю.