ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 1 · РАДИОТЕХНИКА

Применение метаматериалов в антенных устройствах цифровых систем связи

Л.Г. Стаценко1, М.М. Смирнова1, Д.С. Север1, Я.С. Дронин1

1 Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.1.2 УДК 520.628 EDN NWGMDP

Аннотация

Исследована возможность применения метаматериалов в конструкции СВЧ антенн. Уникальные свойства метаматериалов могут найти широкое применение в технике сверхвысоких частот, поскольку позволяют получить устройства с улучшенными характеристиками и расширенными функциональными возможностями. Смоделированы с помощью программного обеспечения CST Software различные вариации микрополосковых антенных устройств, удовлетворяющие современным требованиям к оптимизации габаритов и улучшению параметров излучения. В работе рассматриваются следующие структуры: разорванный кольцевой резонатор (split ring resonator, SRR) и комплементарный резонатор с разъемными кольцами (complimentary split ring resonator, CSRR). Показана возможность применения исследуемых антенн в стандарте Wi-Fi 6E, а следовательно, в приложениях Интернета вещей (Internet of Things), и в других цифровых системах связи нового поколения.

  • двойной кольцевой резонатор
  • комплементарные разъемные кольца
  • метаматериал
  • патч-антенна
  • резонансные свойства
  • рабочая частота
  • коэффициент отражения
Abstract (in English)

Application of metamaterials in antenna devices of digital communication systems

The possibility of application of metamaterials in the design of microwave antennas is investigated on the basis of foreign and domestic sources. The unique properties of metamaterials can find a wide application in ultrahigh frequency technology, as they allow to obtain devices with improved characteristics and extended functionality. Various variations of microstrip antenna devices that meet modern requirements for optimisation of dimensions and improvement of radiation parameters are simulated using CST Software. The following structures are considered: split ring resonator (SRR) and complimentary split ring resonator (CSRR). The possibility of application of the investigated antennas in Wi-Fi 6E standard, hence, in Internet of Things applications, as well as in other digital communication systems of new generation is shown.

Для цитирования

Стаценко Л.Г., Смирнова М.М., Север Д.С., Дронин Я.С. Применение метаматериалов в антенных устройствах цифровых систем связи // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.1.2

Литература

  1. 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. 67-71. https://doi.org/10.17580/tsm.2015.12.13
  2. Стаценко Л.Г., Пуговкина О.А. Использование цветных металлов в конструкции СВЧ-фильтров //Цветные металлы. - 2017. - №. 4. - С. 76-80. https://doi.org/10.17580/tsm.2017.04.11
  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. Ищенко Е.А. и др. Многодиапазонная патч-антенна на основе активного метаматериала. //Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2022. - Т. 18. - №. 3. - С. 113-116. https://doi.org/10.36622/VSTU.2022.18.3.016
  5. 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
  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. Верзунов С.Н. Способ оптимизации конструктивных параметров ячеек-резонаторов микрополосковых антенн на основе интеллектуального анализа данных //Электротехнические системы и комплексы. - 2022. - №. 3 (56). - С. 54-64. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2022-3(56)-54-64
  8. Абдуллин Р.Р. Эффекты применения метаматериала в конструкции волноводов //Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Информационные технологии, телекоммуникации и системы управления". - Екатеринбург, 2015. - Уральский федеральный университет, 2015. http://hdl.handle.net/10995/31023
  9. Iliyasu A.Y. et al. Wideband frequency reconfigurable metamaterial antenna employing SRR and CSRR for WLAN application //Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science (IJEECS). - 2019. - Т. 15. - №. 3. - С. 1436-1442. https://doi.org/10.11591/ijeecs.v15.i3.pp1436-1442
  10. Махьюб Х.Е.А., Кисель Н.Н. Исследование характеристик микрополосковой антенны с управляемым метаматериалом //Известия Южного федерального университета. Технические науки. - 2019. - №. 3 (205). - С. 190-198. https://doi.org/10.23683/2311-3103-2019-3-179-90
  11. Mohammed Berka, Amina Bendaouhdi, Ahmed Yacine Rouabhi, Zoubir Mahdjoub. Investigation of multiband pentagonal antenna based on complementary metamaterial resonator (CSRR) // 6th International conference on advances in mechanical engineering Istambul 2021, 20-22 October 2021. https://www.researchgate.net/publication/355668890
  12. Soerbakti Y. et al. Improvement of low-profile microstrip antenna performance by hexagonal-shaped SRR structure with DNG metamaterial characteristic as UWB application //Alexandria Engineering Journal. - 2022. - Т. 61. - №. 6. - С. 4241-4252. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.09.048
  13. Rambe A.H., Nasution F.A., Sinulingga E.P. Simulation and design of the circular polarization microstrip antenna with CSRR metamaterial structure //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2023. - Т. 2421. - №. 1. - С. 012021. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2421/1/012021