РПМ на основе метаматериала

Другая возможность снижения отражения ЭМИ от внешней поверхности связана с использованием материалов, в верхних слоях которых создаются периодические, так называемые киральные проводящие структуры, кооперативно взаимодействующие с электромагнитным излучением. Конструкции каждого такого элемента и всего их ансамбля могут быть самыми разнообразными [11]. В этом случае структуры рассчитываются таким образом, чтобы диаграмма направленности распространяющейся энергии была по возможности двумерной и лежала в плоскости отражающего материала (покрытия). При этом для снижения отражения от плоских проводящих элементов, площадь, занимаемая такими структурами, должна быть минимальной. Поскольку такая структура, возбуждаясь от постороннего источника, передает запасенную энергию в окружающее пространство, то аналогом такой структуры может быть передающая сверхнаправленная антенна с большой радиационной добротностью [12]. Подобные радиопоглощающие материалы называются радиопоглощающими поверхностями на основе метаматериала.

Метаматериалы - это композиты, обладающие уникальными электрофизическими, радиофизическими и оптическими свойствами, отсутствующими в природных материалах [13].

Новые свойства метаматериалов обусловлены резонансным взаимодействием электромагнитной волны, распространяющейся в гетерогенной среде, наполненной включениями, имеющими специальную форму, обеспечивающую резонансное возбуждение токов. Резонансное взаимодействие носит непотенциальный характер, что, наряду с интерференционными коллективными процессами, приводит к возникновению новых эффектов. В частности, метаматериалы могут обладать одновременно отрицательными: магнитной проницаемостью и электрической восприимчивостью, вследствие чего возникают электромагнитные волны, у которых фазовая и групповая скорости имеют противоположные направления и в результате возникает отрицательное лучепреломление на границе двух сред. Пример отличия можно увидеть на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3 - Преломление электромагнитной волны в классической среде.

Рисунок 4 - Преломление электромагнитной волны.

Полученный материал относительно узкополосный, хотя он обладает свойствами, которыми традиционные поглощающие материалы не обладают. А именно, при низких частотах диэлектрическая и магнитная проницаемости слоя малы и слой становится прозрачным, что является важным для решения ряда задач электромагнитной совместимости.

Радиопоглощающий материал (РПМ) на основе метаматериала (рисунок 5) представляет собой периодическую решетку металлических щелевых разомкнутых резонаторов (SRR - Split Ring Resonator), выполненных на диэлектрической подложке. Основное свойство РПМ на основе метаматериала - поглощение электромагнитных волн (ЭМВ) на частотах плазменного резонанса.

Рисунок 5 - Пример метаматериала.

Из-за таких проблем, как узкополосность РПМ на основе метаматериала, зависимость коэффициента поглощения от угла падения и поляризации ЭМВ, в настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию новых видов широкополосных радиопоглощающих материалов на основе РПМ в интересах совершенствования антенной техники, развития технологий улучшения помехозащищенности радиоэлектронных средств.

Одно из решений данной проблемы - создание двухмерного микроволнового поглотителя на основе метаматериала, электродинамические свойства которого не зависят от поляризации ЭМВ. Пример технического решения приведен в работе [14]. Радиопоглощающий материал выполнен в виде диэлектрика толщиной h = 1 мм. На поверхность диэлектрика наносятся SRR ячейки, представляющие собой 4 симметричных относительно центра RSS, кольца с двумя щелями и с металлической полосой поперек кольца с радиусом 2 мм, обеспечивающего уровень поглощения не ниже 80% при углах падения ЭМВ от 0 до на частоте 9,5 ГГц.

Читайте также

Организация сети местной телефонной связи
Для планирования работы транспорта, оперативного управления перевозочным процессом и предупреждения потерь создают системы передачи информационных потоков, основное требование к которым ...

Проектирование радиорелейной линии связи
Радиорелейная связь - один из видов радиосвязи, образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляетс ...

Разработка лабораторного стенда Измерение опасных акустических сигналов
Для человека слух является вторым по информативности после зрения. Поэтому одним из довольно распространенных каналов утечки информации является акустический канал. В акустическом канал ...