А. Н. Дементьев – к.т.н., доцент,

МИРЭА – Российский технологический университет (Москва)

E-mail: A.Dementev@tmnpo.ru

Д. С. Клюев – д.ф.-м.н., зав. кафедрой РЭС,

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (г. Самара)

E-mail: klyuevd@yandex.ru

А. М. Нещерет – к.ф.-м.н., начальник лаборатории,

АО «Самарское инновационное предприятие радиосистем» (г. Самара)

E-mail: nam@siprs.ru

О. В. Осипов – д.ф.-м.н., проректор по науке и инновациям,

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (г. Самара) E-mail: nanometa@yandex.ru

Р. В. Сахабудинов – к.т.н., соискатель,

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (г. Самара)

E-mail: serg-stapler1@yandex.ru

Постановка проблемы. В настоящее время перспективным подходом к модернизации антенн и антенных решеток (АР) является применение в их конструкции киральных метаматериалов. Особенно интересными представляются исследования многоэлементных АР на основе таких метаматериалов, поскольку они позволяют увеличить развязку между излучателями и, как следствие, улучшить электромагнитную совместимость. Использование подобных АР также позволяет увеличить пропускную способность в системах MIMO. Кроме того, данные антенны обладают лучшими электрическими и массогабаритными характеристиками. Однако в настоящее время существует ряд сложностей, связанных с электродинамическим анализом и синтезом таких АР на основе киральных метаматериалов. Большинство исследований таких АР осуществляется с помощью комплексов электродинамического моделирования, например, FEKO, CST Studio, HFSS. Использование данного подхода связано, как правило, с рядом особенностей, основными из которых являются построение корректных моделей исследуемых антенн и выбор оптимального шага дискретизации. Кроме того, данные программные комплексы моделирования весьма требовательны к вычислительным ресурсам.

Цель. Разработать метод электродинамического анализа многоэлементных полосковых антенных решеток на основе киральных метаматериалов, обеспечивающего высокую точность расчета при относительно небольших вычислительных мощностях. Результаты. Получена система сингулярных интегральных уравнений относительно неизвестных функций распределений плотностей токов по излучателям многоэлементной АР на основе киральных метаматериалов. Приведены зависимости входного импеданса трехэлементной АР от нормированной длины плеча излучателя, а также зависимости развязки между излучателями от параметра киральности. Показано, что при некоторых значениях параметра киральности уровень развязки выше. Практическая значимость. Разработанный метод электродинамического анализа многоэлементных АР на основе киральных метаматериалов позволяет рассчитывать их импедансные, пространственные и поляризационные характеристики с достаточно высокой точностью при небольших вычислительных мощностях.

1. Бузов А.Л., Клюев Д.С., Нещерет А.М. Возможности совершенствования антенной техники путем использования киральных метаматериалов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2018. № 3. Т. 21. С. 66–72.
2. Неганов В.А., Осипов О.В. Отражающие, волноведущие и излучающие структуры с киральными элементами. М.: Радио и связь. 2006.
3. Бадалов В.В., Беляев С.О., Копылов Д.А., Нещерет А.М. Исследование характеристик антенных систем на основе метаматериалов в целях обеспечения электромагнитной совместимости средств радиосвязи // Антенны. 2017. № 11. С. 31–38.
4. Беспалов А.Н., Бузов А.Л., Мишин Д.В., Клюев Д.С., Нещерет А.М. Микрополосковые антенны на основе биизотропных и бианизотропных киральных метаматериалов в системах MIMO // Радиотехника. 2019. № 3. С. 5–11. DOI 10.18127/j00338486201903-01
5. Бузов А.Л., Клюев Д.С., Нещерет А.М., Неганов В.А. Перспективы использования метаматериалов в антеннах нового поколения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2017. Т. 20. № 3. С. 15–20.
6. Бузов А.Л., Бузова М.А., Клюев Д.С., Мишин Д.В., Нещерет А.М. Расчет входного сопротивления микрополосковой антенны с подложкой из кирального метаматериала // Радиотехника и электроника. 2018. № 11. Т. 63. С. 1143–1148. DOI 10.1134/ S0033849418110037
7. Дементьев А.Н., Клюев Д.С., Неганов В.А., Соколова Ю.В. Сингулярные и гиперсингулярные интегральные уравнения в теории зеркальных и полосковых антенн. М.: Радиотехника. 2015.
8. Нещерет А.М. Анализ микрополосковых антенн с подложками из киральных метаматериалов методом сингулярных интегральных уравнений // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2018. № 4. Т. 21. С. 6–16.