Badania symulacyjne właściwości elektromagnetycznych planarnej struktury metamateriałowej SRR-podłoże dielektryczne w zakresie mikrofalowym

• Autorzy: Budnarowsk Magadalena , Mizeraczyk Jerzy , Studański Ryszard , Bisewski Damian

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.10.38

Warianty tytułu

EN

Simulation studies of the electromagnetic properties of a planar metamaterial SRR-dielectric substrate structure in the microwave range

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji oddziaływania mikrofalowego promieniowania elektromagnetycznego z planarną strukturą metamateriałową rozszczepionego rezonatora pierścieniowego SSR (Split-Ring Resonator). Do symulacji zastosowano środowisko CST Studio umożliwiające rozwiazywanie zagadnień polowych w szerokim zakresie częstotliwości. Wyznaczono współczynniki odbicia, absorpcji i transmisji promieniowania mikrofalowego dla struktury SRR-podłoże dielektryczne w zakresie od 1 GHz do 20 GHz oraz odpowiadające im zespolone przenikalności elektryczną i magnetyczną. Wyniki symulacji wykazały, że proces absorpcji promieniowania mikrofalowego dla struktury SRR-podłoże dielektryczne ma charakter rezonansowy. Największy współczynnik absorpcji (około 95 %) występuje dla częstotliwości około 2,75 GHz, 7,7 GHz i 9 GHz. Otrzymane rezultaty sugerują, że pojedyncza mała struktura metamateriałowa typu SRR-podłoże dielektryczne, wykazująca silne właściwości absorpcyjne, może być przydatna do budowy dużych absorberów promieniowania mikrofalowego.

EN

This paper presents results of the numerical simulation of interaction of the microwave plane wave with a planar metamaterial structure SRR-dielectric substrate. The simulation was carried out using the electromagnetic solver Microwave Studio by CST. The absorption, reflection and transmission coefficients of the SRR-dielectric substrate structure in the range of 1 – 20 GHz were determined. The corresponding complex electric permittivity and complex magnetic permeability were also calculated. The results showed that the absorption of the microwaves by the SRRdielectric substrate structure exhibits a resonance character. It was found that the highest resonance peak-type values (about 95 %) of the absorption coefficient occurred for frequencies of about 2.75 GHz, 7.7 GHz and 9 GHz. The SRR-dielectric substrate structure studied in this work seems to be a good candidate for building the large-scale microwave absorbers.

Słowa kluczowe

PL

absorber promieniowania elektromagnetycznego; mikrofalowy rezonator SRR; metamateriały; oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego ze strukturami metamateriałowymi

EN

absorbers of electromagnetic radiation; microwave resonator SRR; metamaterial; interaction of electromagnetic radiation with metamaterial structures

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 10
• Strony: 166--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Budnarowsk Magadalena

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

autor

Mizeraczyk Jerzy

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

autor

Studański Ryszard

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

autor

Bisewski Damian

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

Bibliografia

• [1] Smith, D. R., Vier, D. C., Koschny, T., & Soukoulis, C. M. (2005). Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials. Physical review E, 71(3), 036617.
• [2] Watts, C. M., Liu, X., & Padilla, W. J. (2012). Metamaterial electromagnetic wave absorbers. Advanced materials, 24(23), OP98-OP120.
• [3] Pendry, J. B. (2000). Negative refraction makes a perfect lens. Physical review letters, 85(18), 3966.
• [4] Capolino, F. (2009). Applications of metamaterials. CRC press.
• [5] Gay-Balmaz, P., & Martin, O. J. (2002). Electromagnetic resonances in individual and coupled split-ring resonators. Journal of applied physics, 92(5), 2929-2936.
• [6] Naoui, S., Latrach, L., & Gharsallah, A. (2016). Equivalent circuit model of double Split ring resonators. Microw Opt Technol Lett, 11(1), 1-6.
• [7] Lai, Y. C., Chen, C. K., Huang, T. Y., Un, I. W., Yang, Y. H., & Yen, T. J. (2011). Enriching the Symmetry of Maxwell Equations through Unprecedented Magnetic Responses of Artificial Metamaterials and Their Revolutionary Applications. Symmetry, 3(2), 283-304.
• [8] Singh, S. K., Azad, P., Akhtar, M. J., & Kar, K. K. (2017). Highsensitive nitrogen dioxide and ethanol gas sensor using a reduced graphene oxide-loaded double split ring resonator. Materials Research Express, 4(8), 086301.
• [9] Zhu, W. (2018). Electromagnetic Metamaterial Absorbers: From Narrowband to Broadband
• [10] Djordjevic, A. R., Biljié, R. M., Likar-Smiljanic, V. D., & Sarkar, T. K. (2001). Wideband frequency-domain characterization of FR-4 and time-domain causality. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 43(4), 662-667
• [11] www.cst.com
• [12] Rothwell, E. J., Frasch, J. L., Ellison, S. M., Chahal, P., & Ouedraogo, R. O. (2016). Analysis of the Nicolson-Ross-Weir method for characterizing the electromagnetic properties of engineered materials. Progress In Electromagnetics Research, 157, 31-47
• [13] Singh, S. K., Azad, P., Akhtar, M. J., & Kar, K. K. (2017). Highsensitive nitrogen dioxide and ethanol gas sensor using a reduced graphene oxide-loaded double split ring resonator. Materials Research Express, 4(8), 086301
• [14] Bayindir, M., Aydin, K., Ozbay, E., Markoš, P., & Soukoulis, C. M. (2002). Transmission properties of composite metamaterials in free space. Applied Physics Letters, 81(1), 120-122
• [15] Markoš, P., & Soukoulis, C. M. (2002). Numerical studies of left-handed materials and arrays of split ring resonators. Physical Review E, 65(3), 036622

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).