Двумерные среды на основе диэлектрической пластины с изотропными ленточными частопериодическими решетками

Abstract

Problems of mathematical modeling and multi-criteria optimization of two-dimensional artificial medias on the base of dielectric slab with isotropic metal strip grids on its surfaces are considered. Approximate equivalent impedance boundary conditions are introduced for description of the grid located between two medias. A model that takes into account dissipative loss in the grid is proposed. Dispersion equations relatively propagation constants of eigen modes of dielectric slab with grids are obtained. Quality factors of artificial medias are introduced. These factors allow one to evaluate efficiency of artificial medias application in devices of microwave integral optics. Results of numerical experiments oriented to optimization of artificial medias are presented.

• metamaterial
• microwave optics

Аннотация (на русском)

Двумерные среды на основе диэлектрической пластины с изотропными ленточными частопериодическими решетками

Рассматриваются вопросы математического моделирования, оценки по совокупности показателей качества и оптимизации двумерных искусственных сред – метаматериалов в виде диэлектрической пластины с нанесенными на ее поверхности частопериодическими изотропными решетками. Вводятся приближенные эквивалентные граничные условия импедансного типа, описывающие изотропную частопериодическую решетку, расположенную на границе раздела двух сред. Предложена методика учета тепловых потерь в решетках емкостного и индуктивного типа. Получены дисперсионные уравнения для определения постоянных распространения собственных волн пластины с решетками. Вводятся показатели качества искусственных сред, позволяющие оценивать эффективность их применения в устройствах интегральной СВЧ оптики. Проводится цикл численных исследований, направленных на оптимизацию метаматериалов по совокупности показателей качества.

For citation

References

1. Взятышев В.Ф., Нарытник Т.Н., Рябов Б.А., Емельяненков Б.Н., Банков С.Е. // Обзоры по электронной технике. - М.: ЦНИИ "Электроника", 1985, Вып. 13, 62 с.
2. Нефедов Е.И., Фиалковский А.Т. Полосковые линии передачи. М.: Наука. 1980.
3. Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы. М.: Сов. Радио. 1970.
4. Унгер Г.Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. М.: Мир, 1980.
5. Маркузе Д. Оптические волноводы. М: Мир. 1974.
6. Банков С.Е. Бугрова Т.И. // РЭ. 1993. Т. 38. №1. С. 73.
7. Sihvola A. // Metamaterials. 2007. V.1. N1. P.2.
8. Уолтер К. Антенны бегущей волны. М.: Энергия. 1970.
9. Банков С.Е. Электродинамические особенности металлического волновода с продольной импедансной вставкой // В кн.: Доклады V Московской городской конференции молодых ученых и специалистов.- М.: МЭИ. 1983. С. 27.
10. Банков С.Е. Бугрова Т.И. Собственные волны планарной металло - диэлектрической решетки // РЭ. 1993. №1. С. 73-80.
11. Банков С.Е., Левченко И.В. Эквивалентные граничные условия для ленточной частопериодической решетки на границе раздела двух сред // РЭ. 1988. Т. 33. №10. С. 2045-2050.
12. Конторович М.И., Астрахан М.И., Акимов В.П., Ферсман Г.А. Электродинамика сетчатых структур. М.: Радио и связь. 1987.
13. Нефедов Б.И., Сивов А.Н Электродинамика периодических структур. М.: Наука. 1977.
14. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Радио и связь. 1983.
15. Нобл Б. Метод Винера-Хопфа. // М.: Изд-во иностр. лит. 1962.
16. Гуткин Л.С. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества. М.: Сов. радио, 1975.
17. Ногин В.Д. Принятие решений в многокритериальной среде: количественный подход. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 144 с.