Электродинамический анализ и конструктивный синтез нелинейной микрополосковой решетки с подложкой из метаматериала

Abstract

The electrodynamic analysis of a nonlinear microstrip lattice with a metamaterial substrate on the basis of the solution of Maxwell's equations with the given boundary conditions and a radiation condition is considered. Singularities in compilation of a system of nonlinear integral equations due to use of a metamaterial substrate are shown. Numerical results are presented in the form of dependences of reflection coefficients on the main and the multiple harmonics from parameters of nonlinear loads. The constructive synthesis of the geometrical sizes of the microstrip elements allowing to increase functioning efficiency of a reflective lattice due to increase of the reflected field on the multiple harmonica is also provided.

• nonlinear scattering
• microstrip array
• metamaterials
• electrodynamic analysis
• Constructive Synthesis

Аннотация (на русском)

Электродинамический анализ и конструктивный синтез нелинейной микрополосковой решетки с подложкой из метаматериала

Рассмотрен электродинамический анализ нелинейной микрополосковой решетки с подложкой из метаматериала на основе решения уравнений Максвелла с заданными граничными условиями и условием излучения на бесконечности. Показаны особенности в составлении системы нелинейных интегральных уравнений за счет использования подложки из метаматериала. Представлены численные результаты в виде зависимостей коэффициентов отражения на основной и кратных гармониках от параметров нелинейной нагрузки. Также представлен конструктивный синтез геометрических размеров микрополосковых элементов, позволяющий увеличить эффективность работы отражательной решетки за счет увеличения уровня отраженного поля на кратной гармонике.

For citation

References

1. Штейншлегер В.Б. Нелинейное рассеяние радиоволн металлическими обьектами// Успехи физических наук, 1984. Т.141. Вып.1. С.131-145.
2. Семенихина Д.В., Гамолина И.Э. Рассеяние плоской электромагнитной волны бесконечной периодической микрополосковой нелинейно нагруженной структурой //Радиотехника и электроника, 2000. Т.45, №5. С.552-556.
3. Семенихина Д.В. Возбуждение решетки нелинейных нагрузок на идеально проводящем экране, покрытом диэлектриком// Изв.Вузов. Радиофизика, 2001, №7, с. 592-599.
4. Веселаго В. Г. Электродинамика материалов с отрицательным коэффициентом преломления // Успехи физических наук, 2003. Т. 173. № 7. С. 790-794.
5. H.-M. Lee, H.-S. Lee. А metamaterial based microwave absorber composed of coplanar electric-field-coup-led resonator and wire array.// Progress In ElectromagНЭtics Research C, Vol. 34, 111{121}, 2013.
6. Wu M.F., Meng F.Y., Wu Q., Wu J, Lee J.C. An approach for small omnidirectional microstrip antennas based on the backward waves of double negative metamaterials// Appl. Phys. A 87, 193-198.2007.
7. Singh G. Double Negative Left-Handed Metamaterials for Miniaturization of Rectangular Microstrip Antenna// J. Electromagnetic Analysis & Applications, No 2, PP. 347-351. 2010.
8. Mahdy M. R. C., Zuboraj M. R. A., Ovi A. A. N., Matin M. A., A Novel Design Algorithm And Practical Realization of Rectangular Patch Antenna Loaded with SNG Metamaterial// Progress In Electromagnetics Research M, Vol. 17, PP. 13-27, 2011.
9. Lei Xing, Qian Xu, Jing Li, Zhixia Wei, Jun Ding, Chenjiang Guo Broaden the Bandwidth of Patch Antenna by Using Inhomogeneous Metamaterial Substrate// Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings, Xi'an, China, March 22-26, 2010.
10. Чиков Н.И. Электродинамическое моделирование отражающей нелинейной микрополосковой структуры с использованием DNG-материала в качестве подложки//Изв. ЮФУ. Технические науки, 2013, c 135-141.
11. Mordecai A. Nonlinear Programming: Analysis and Methods. - Dover Publishing, 2003, 332рр.
12. Capek V., Sheehan D.P. Challenges to The Second Law of Thermodynamics: Theory and Experiment (Fundamental Theories of Physics), Springer, Dordrecht, Netherlands, 2010. 366 pp.