ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №2

УДК: 520.628; 621.396.67

применение микрополосковых и фрактальных антенн
на основе метаматериалов в цифровых системах связи
для повышения их энергоэффективности

Д.С. Север, Я.С. Дронин, Л.Г. Стаценко, А.Ю. Родионов, М.В. Бернавская

Дальневосточный федеральный университет
690922, Приморский край, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10

Статья поступила в редакцию 25 ноября 2024 г.

Аннотация. Исследована возможность применения метаматериалов в конструкции микрополосковых и фрактальных антенн. Рассмотренные в работе вариации внедрения метаматериалов позволяют добиться повышенной энергоэффективности цифровых систем связи, что дает возможность создавать устройства с улучшенными характеристиками и расширенными функциональными возможностями. Были смоделированы различные варианты микрополосковых и фрактальных антенных устройств при помощи программного обеспечения CST Studio, которые соответствуют современным требованиям к оптимизации размеров и улучшению параметров излучения. В работе рассматриваются две структуры: разорванный кольцевой резонатор (SRR) и комплементарный резонатор с разъёмными кольцами (CSRR). Рассмотрена возможность применения исследуемых антенн в стандартах 5G, Wi-Fi (2,4 ГГц, 5 ГГц, стандарт 6E), показаны преимущества использования метаматериалов и фрактальных геометрий на основе метаматериалов для повышения энергоэффективности и помехоустойчивости цифровых систем связи.

Ключевые слова: квадратный резонатор с разрезным кольцом, метаматериал, патч-антенна, фрактальные антенны, резонансные свойства, рабочая частота, коэффициент отражения, комплементарный резонатор с разъемными кольцами, композитные структуры.

Финансирование: Данная работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России в сфере научной деятельности по проекту № FZNS-2023-0008.

Автор для переписки: Дронин Ярослав Сергеевич, dronin.ias@dvfu.ru

Литература

1. Стаценко Л.Г., Пуговкина О.А. Метаматериалы в системах СВЧ. – 2014.

2. Satarkar P.R., Lohani R.B. Characterization of metamaterial based patch antenna for worldwide interoperability for microwave access application //Bulletin of Electrical Engineering and Informatics. – 2022. – Т. 11. – №. 5. – С. 2687-2695. https://doi.org/10.11591/eei.v11i5.4149

3. Krzysztofik W.J., Cao T.N. Metamaterials in application to improve antenna parameters //Metamaterials and metasurfaces. – 2018. – Т. 12. – №. 2. – С. 63-85. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.80636

4. Семченко И. и др. Метаматериалы и метаповерхности //Наука и инновации. – 2020. – №. 8 (210). – С. 23-27. https://doi.org/10.29235/1818-9857-2020-8-23-27

5. Стаценко Л.Г., Пуговкина О.А., Мансуров Ю.Н. Влияние геометрических размеров включений из цветных металлов на резонансные свойства устройств СВЧ //Цветные металлы. – 2015. – №. 12. – С. 71-76. https://doi.org/10.17580/tsm.2015.12.13

6. Махьюб Х.Е.А., Кисель Н.Н. Оценка эффективности применения метаматериала в разработках микрополосковых антенн на основе LTCC-технологии //Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2019. – №. 3 (205). – С. 179-190. https://doi.org/10.23683/2311-3103-2019-3-179-90

7. Kaur P., Bansal S., Kumar N. SRR metamaterial-based broadband patch antenna for wireless communications //Journal of Engineering and Applied Science. – 2022. – Т. 69. – №. 1. – С. 47. https://doi.org/10.1186/s44147-022-00103-6

8. Стаценко Л.Г. и др. Применение метаматериалов в антенных устройствах цифровых систем связи //Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.1.2

9. Kumar S., Singh H. A comprehensive review of metamaterials/metasurface-based MIMO antenna array for 5G millimeter-wave applications //Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. – 2022. – Т. 35. – №. 11. – С. 3025-3049. https://doi.org/10.1007/s10948-022-06408-0

Для цитирования:

Север Д.С., Дронин Я.С., Стаценко Л.Г., Родионов А.Ю., Бернавская М.В. Применение микрополосковых и фрактальных антенн на основе метаматериалов в цифровых системах связи для повышения их энергоэффективности. // Журнал радиоэлектроники. – 2025 – № 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.14