Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 2 · ELECTRODYNAMICS

Antenna based on an anisotropic Mikaelyan lens made of perforated dielectric

V.C. Bui1, V.A. Kaloshin2

1 Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudnyi
2 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.2.17 UDC 621.376.67 EDN OTATRW

Abstract

The influence of anisotropy of the average permittivity of a perforated structure in the form of a hexagonal lattice of round holes in a solid dielectric on the characteristics of an antenna based on a cylindrical perforated Mikaelyan lens was studied for different lens synthesis options. It was shown that phase aberrations in the lens aperture are minimal when synthesized according to the requirement of precise focusing of «ordinary» rays. The characteristics of an antenna based on a perforated Mikaelyan lens synthesized in this way were investigated. It was shown that anisotropy limits the maximum values of the antenna directivity, and the greater the permittivity of the material, the more strongly.

  • lens antenna
  • Mikaelyan lens
  • perforated dielectric
  • anisotropy
Аннотация (на русском)

Антенна на основе анизотропной линзы Микаэляна из перфорированного диэлектрика

Проведено исследование влияния анизотропии усредненной диэлектрической проницаемости перфорированной структуры в виде гексагональной решетки круглых отверстий в сплошном диэлектрике на характеристики антенны на основе цилиндрической перфорированной линзы Микаэляна при различных вариантах синтеза линзы. Показано, что фазовые аберрации в апертуре линзы минимальны при синтезе по требованию точной фокусировки «обыкновенных» лучей. Исследованы характеристики антенны на основе перфорированной линзы Микаэляна, синтезированной таким образом. Показано, что анизотропия ограничивает максимальные значения КНД антенны, причем тем сильнее, чем больше диэлектрическая проницаемость материала.

For citation

Bui V.C., Kaloshin V.A. Antenna based on an anisotropic Mikaelyan lens made of perforated dielectric // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.17

References

  1. Микаэлян А.Л. Применение слоистой среды для фокусирования волн // ДАН СССР. - 1951. - Т. 81. - С. 569-571.
  2. Fletcher A., Murphy T., Young A. Solutions of two optical problems // Proc. of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. - 1954. - V. 223. - №. 1153. - С. 216-225.
  3. Hu W., Martin C.M.C., Cavallo D. Design Formulas for Flat Gradient Index Lenses With Planar or Spherical Output Wavefront // IEEE Trans. on Antennas and Propagation. - 2024. - V. AP-72. - №. 3. - С. 2555-2563.
  4. Калошин В.А., Персиков М.В., Стоянов С.В., Шестаков Ю.А. Градиентные линзовые антенны на основе трубчатых диэлектрических структур, Труды Всес. н/т конф. "Современные проблемы радиоэлектроники". М.: МЭИ. 1988.
  5. Melendro-Jimenez J., Sanchez-Olivares P., Tamayo-Dominguez A., Sun X., Fernandez-Gonzalez J.M. 3D printed directive beam-steering antenna based on gradient index flat lens with an integrated polarizer for dual circular polarization at W-band // IEEE Trans. on Antennas and Propagation. - 2023. - V. AP-71. - №. 1. - С. 1059-1064.
  6. Зелкин Е. Г., Петрова Р. А. Линзовые антенны. М.: Сов. Радио. 1974.
  7. Mrnka M., Raida Z. An effective permittivity tensor of cylindrically perforated dielectrics // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. - 2017. - V. 17. - №. 1. - С. 66-69.
  8. Choy T.C. Effective medium theory: principles and applications. - Oxford University Press, 2015.
  9. Калошин В. А. Планарная анизотропная линза Микаэляна на основе EBG-структуры // ДАН, 2016. - Т. 470. - №. 2. - С. 153-156.
  10. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука. 1980.
  11. Кухаркин В.С. Основы инженерной электрофизики. Ч. 1. М.: Высш. школа. 1969.
  12. Сазонов Д. М. Антенны и устройства СВЧ. - 1988.