Возбуждение поверхностных волн на идеально проводящем цилиндре с нелинейными нагрузками, покрытом слоем метаматериала
Abstract
In this paper, an electrodynamic analysis of an ideally conducting cylinder with a nonlinear load (NL), covered with a layer of metamaterial, had carried out. The nonlinear load has described by the polynomial volt-ampere characteristics. The problem has solved with the help of a system of non-linear integral equations (SNIE), with the application of nonlinear boundary conditions on the surface of nonlinear load. SNIE has transformed into a system of nonlinear algebraic equations (SNAU) using the Krylov-Bogolyubov method. An iterative method of numerical optimization used to solve the SNAU. As the main, the method of Broyden-Fletcher-Goldfarba-Shanno (BFGS) had chosen since it does not require an exact initial approximation. The conditions for the existence of surface waves on an ideally conducting cylinder are considered. It is shown that the use of a DNG material allows one to excite a surface wave at the interface between metamaterial-metal media. Using the modeling of the problem in Ansys HFSS the metamaterial parameters had calculated for which excitation of surface waves at multiple frequencies occurs. The scattering diagrams at the fundamental frequency and at the second harmonic for various parameters of the metamaterial were obtained.
- нелинейная нагрузка
- нелинейные граничные условия
- метаматериал
- диаграмма обратного рассеяния
- нелинейные маркеры
- metamaterial
- nonlinear load
- harmonic tags
- nonlinear boundary condition
- nonlinear radar
Аннотация (на русском)
Возбуждение поверхностных волн на идеально проводящем цилиндре с нелинейными нагрузками, покрытом слоем метаматериала
В данной статье проводится электродинамический анализ идеально проводящего цилиндра с нелинейной нагрузкой, покрытый слоем метаматериала. Рассмотрены условия существования поверхностных волн на идеально проводящем цилиндре. Показано, что использование материала DNG позволяет возбуждать поверхностную волну на границе раздела между материалами металл-металл. Используя моделирование проблемы в Ansys HFSS, были рассчитаны параметры метаматериала, для которых происходит возбуждение поверхностных волн на нескольких частотах. С помощью моделирования задачи в Ansys HFSS были рассчитаны параметры метаматериала, при которых возникает возбуждение поверхностных волн на кратных частотах. Приводятся диаграммы рассеяния цилиндра, покрытого слоем ММ на основной частоте и на второй гармонике.
For citation
Gorbatenko N.N., Semenikhina D.V. Возбуждение поверхностных волн на идеально проводящем цилиндре с нелинейными нагрузками, покрытом слоем метаматериала // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.10.14
References
- G.J. Mazzaro, A.F. Martone, D.M. McNamara. Detection of RF electronics by multitone harmonic radar. // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2014, Vol. 50, No. 1, pp. 477-490
- P. Nikitin and K. Rao. Harmonic scattering from passive uhf rfid tags. // Antennas and Propagation Society International Symposium, 2009. APSURSI '09. IEEE, June 2009, pp. 1-4.
- GL Charvat, EJ Rothwell, LC Kempel. Harmonic radar tag measurement and characterization. // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium., 2003, Vol. 2, pp. 696-6992. DOI: 10.1109/APS.2003.1219331
- D. V. Semenikhina, N.I. Chikov, A. I. Semenikhin, N.N. Gorbatenko. Experimental studies of nonlinear metasurface with metamaterial substrate // 24th Telecommunications Forum (TELFOR), 2016.
- D. V. Semenikhina; N. N. Gorbatenko. Analysis of excitation of nonlinear loaded perfectly conducting cylinder coated with the layer of metamaterial using method of integral equations. // Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), 2017
- Б Князев Б. А., Кузьмин А. В. Поверхностные электромагнитные волны: от видимого диапазона до микроволн. // Вестник НГУ. Серия: Физика. ISSN 1818-7994. 2007. Т. 2. Вып. 1. С. 108-122.