Metaanyagok tervezése és alkalmazása mikrohullámú antennákban

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Szabó Zsolt
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

A dolgozat témája a mikrohullámú tartományban működő metaanyagok vizsgálata és alkalmazásuk az antenna technológiában. A metaanyagokkal kapcsolatos kutatások Pendry kilencvenes évek második felében írt cikkei( [1], [2], [3]) nyomán nagyon intenzíven indultak meg és azóta számos tématerületen születtek javaslatok metaanyagok felhasználására. Mikrohullámú technikában ilyen példák a speciális hullámvezetők[5], miniatürizált üregrezonátorok [6], vagy az antennáknál alkalmazható lencsék [7]. Ez a dolgozat az utóbbi csoportba tartozik: egy C sávú tölcsér antennához készült metaanyag lencse tervezését ismerteti, melynek célja az antenna nyereségének növelése.

Az első rész általánosságban foglalkozik a metaanyagokkal, részletesen bemutatja a nulla törésmutatójú metaanyagok viselkedését és lencseként való alkalmazásuk hátterét. Ez után rátér a metaanyagok működésére: két alapvető metaanyag analízisén keresztül ismerteti, hogy metaanyagokkal hogyan valósíthatóak meg a különleges anyagtulajdonságok. Ezeken felül a dolgozatban szerepel a zárt négyzetes gyűrűből álló réteg (closed square ring – CSR) leírása is. A példákon keresztül a metaanyagok viselkedését leíró analitikus módszerek szintén bemutatásra kerülnek. Ezt követően, az első rész zárásaként, a szórási paramétereket felhasználó effektív anyagparaméter meghatározási módszerek összefoglalaása következik. Ezeket a módszereket használják a mérési és szimulációs eredmények kiértékelésére, ezért jelentőségük nagy.

Az antenna tervezési lépésinek és tulajdonságainak rövid ismertetése után a metaanyag lencsénél alkalmazott két tervezési módszer leírására jön soron.

Elsőként nulla törésmutatójú metaanyaggal megvalósított lencse és annak tervezési lépése kerülnek bemutatásra, melyek a következőek: első feladat a kiválasztott metaanyag elemi cellájának a méretezése. Ez után a méretezett struktúrát felhasználva a véges differenciák módszerén alapuló elektromágneses térszimulációs program, és optimalizációs algoritmusok felhasználásával határozható meg a végleges struktúra

Másodikként egy CSR elemi cellákból álló változó törésmutatójú metaanyag lencse [8] leírása következik. A cellageometria és a törésmutató közötti összefüggés a 3.2 fejezetben is leírt effektív anyagparaméter meghatározási módszerrel [9] lesz meghatározva. A törésmutató az apertúra mentén úgy lesz beállítva, hogy az apertúra külső oldalán az apertúra menti fáziseltérés közelítőleg nulla legyen. Annak ellenére, hogy a cellamátrix elemi cellái közötti csatolás miatt a homogén, illetve inhomogén cellamátrixban lévő azonos méretű cellák viselkedése azonos gerjesztés esetén is eltérő lehet, ezzel a tervezési módszerrel is sikerült jó eredményt elérni.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.