ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 6
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.6.5
УДК 621.396.96
Экспериментальное исследование нелинейной цилиндрической поверхности, покрытой гибким метаматериалом
Н. Н. Горбатенко, Д. В. Семенихина
Южный Федеральный Университет, Институт радиотехнических систем и управления, 347922, Таганрог, пер. Некрасовский, 44
Статья поступила в редакцию 5 мая 2020 г., после доработки – 23 мая 2020 г.
Аннотация. В данной работе анализируются результаты экспериментального исследования гибкой нелинейной ВЧ-метки. ВЧ-метка представляла собой нелинейную цилиндрическую структуру, покрытую гибким метаматериалом, проявляющим свойства поглотителя на частотах X-диапазона. Вначале были исследованы характеристики отражения и рассеяния гибкого метаматериала. Экспериментальные характеристики метаматериала совпали с ранее полученными результатами расчета. Из них следует, что этот метаматериал является поглотителем на основной частоте и обычным диэлектриком на второй гармонике поля. Затем, с помощью экспериментального стенда были изучены частотные характеристики нелинейной ВЧ-метки для различных радиусов металлического цилиндра. Результаты исследования показали, что использование гибкого метаматериала помогает повысить относительный (по сравнению отсутствием метаматериала) уровень 2-й гармоники рассеянного поля до -10 дБ относительно основной гармоники.
Ключевые слова: гибкий метаматериал, нелинейная ВЧ-метка, нелинейная цилиндрическая структура, эффект нелинейного рассеяния.
Abstract. Nowadays, the study of interaction between medium with nonlinear elements and electromagnetic waves has a practical application on such fields of activity as: detection of human vital signs, tracking insects, people search in natural disasters. The essence of the implementation of this approach is to place a nonlinear RF-tag on the object. It converts the frequency of the incident signal and scatters the signal at the converted frequency. In the previous research, the cover of nonlinear RF-tag from the flat metamaterial contributed to the increase in the relative level of 2nd harmonic component in a scattered field. But using the flat metamaterial is not always possible. Concerning, in this paper the experimental study of nonlinear RF-tag was carried out. RF-tag is a nonlinear cylindrical surface covered with flexible metamaterial that has absorber properties at X band frequencies. The frequency characteristics of the flexible metamaterial are experimentally obtained. The research confirmed previously obtained calculation that this metamaterial is an absorber at the fundamental frequency and an ordinary dielectric at the second harmonic. Using an experimental setup, a study of the frequency characteristics of nonlinear RF-tag for various radii of a metal cylinder is carried out. The results of the study show that the use of flexible metamaterial helps increasing the relative level of the 2nd harmonic in a scattered field.
Key words: flexible metamaterial, nonlinear RF-tag, nonlinear cylindrical structure, nonlinear scattering effect.
Литература
1. Штейншленгер В.Б., Мисежников Г.С. Исследование эффекта нелинейного рассеяния радиоволн металлическими объектами. // Радиотехника и электроника. 1984. Т. 39. №. 6. С. 902 – 906.
2. Chioukh L., Boutayeb H., Deslandes D., Wu K. Noise and sensitivity of harmonic radar architecture for remote sensing and detection of vital signs. // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. September 2014. Vol. 63. No. 9. P. 1847-1855.
3. Aumann H.M., Emanetoglu N.W. A wideband harmonic radar for tracking small wood frogs. // Proc. IEEE Radar Conf. May 2014. P. 108-111.
4. Aniktar H., Baran D., Karav E., Akkaya E., Birecik Y.S., Sezgin M. Getting the bugs out: A portable harmonic radar system for electronic counter surveillance applications. // IEEE Microw. Mag. 2015. Vol. 16. No. 10. P. 40-52.
5. Gorbatenko N.N., Semenikhina D.V. Experimental Study of a Metal Cylinder with Nonlinear Loads which Covered with Metamaterial. // Proceedings of 2019 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). Divnomorskoe, Russia. 2019. P. 440-443.
6. Campbell S.D., Ziolkowski R.W. Lightweight, Flexible, Polarization-Insensitive, Highly Absorbing Meta-Films. // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2013. Vol. 61. No. 3. P. 1191-1200. DOI: 10.1109/TAP.2012.2227658
Для цитирования:
Горбатенко Н.Н., Семенихина Д.В. Экспериментальное исследование нелинейной цилиндрической поверхности, покрытой гибким метаматериалом. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun20/5/text.pdf. DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.6.5