Фазовращатель W-диапазона на основе метаповерхности со встроенными pin-диодами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложена конструкция и выполнено численное моделирование фазовращательного элемента W-диапазона (75–110 ГГц). Структура фазовращателя представляет собой периодический массив прямоугольных патч-антенн на диэлектрической подложке со встроенными pin-диодами. Численно продемонстрирована возможность достижения фазового сдвига прошедшей волны до 87° на частоте 96 ГГц при потерях пропускания не более ‒7 дБ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Казаков

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: askazakov@physics.msu.ru
Россия, Долгопрудный; Москва

П. А. Гусихин

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: askazakov@physics.msu.ru
Россия, Черноголовка

И. В. Андреев

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: askazakov@physics.msu.ru
Россия, Черноголовка

В. М. Муравьев

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: askazakov@physics.msu.ru
Россия, Черноголовка

И. В. Кукушкин

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: askazakov@physics.msu.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Dang S., Amin O., Shihada B. et al. // Nature Electron. 2020. V. 3. No. 1. P. 20.
  2. Rasilainen K., Phan T.D., Berg M. et al. // IEEE J. Sel. Areas Commun. 2020. V. 41. No. 8. P. 2530.
  3. Fu X., Yang F., Liu C. et al. // Adv. Opt. Mater. 2019. V. 8. No. 3. Art. No. 1900628.
  4. Guo Y., Guo Y., Li C. et al. // Appl. Sciences. 2021. V. 11. No. 9. P. 4017.
  5. Rice M. Digital communications: a discrete-time approach. Pearson Prentice Hall, 2009. 796 с.
  6. Веселаго В.Г. // УФН. 1967. Т. 92. № 7. С. 517.
  7. Smith D.R., Pendry J.B., Wiltshire M.C.K. // Science. 2004. V. 305. No. 5685. P. 788.
  8. Shalaev V.M. // Nature Photon. 2007. V. 1. No. 1. P. 41.
  9. Кильдишев А.В., Шалаев В.М. // УФН. 2011. T. 181. № 1. С. 59; Kildishev A.V., Shalaev V.M. // Phys. UsP. 2011. V. 54. No. 1. P. 53.
  10. Holloway C.L., Kuester E.F., Gordon J.A. et al. // IEEE Antennas Propag. Mag. 2012. V. 54. No. 2. P. 10.
  11. Yu N., Capasso F. // Nature Mater. 2014. V. 13. No. 2. P. 139.
  12. Yu Y.F., Zhu A.Y., Paniagua‐Domínguez R. et al. // Laser Photon. Rev. 2015. V. 9. No. 4. P. 412.
  13. Chen H.T., Taylor A.J., Yu N. // Rep. Prog. Phys. 2016. V. 79. No. 7. Art. No. 076401.
  14. Ремнев М.А., Климов В.В. // УФН. 2018. Т. 188. № 2. С. 169; Remnev M.A., Klimov V.V. // Phys. Usp. 2018. V. 61. No. 2. P. 157.
  15. Yu N., Genevet P., Kats M.A. et al. // Science. 2011. V. 334. No. 6054. P. 333.
  16. Pfeiffer C., Grbic A. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. No. 19. Art. No. 197401.
  17. Decker M., Staude I., Falkner M. et al. // Adv. Opt. Mater. 2015. V. 3. No. 6. P. 813.
  18. Chen M., Kim M., Wong A.M. et al. // Nanophotonics. 2018. V. 7. No. 6. P. 1207.
  19. Yu N., Aieta F., Genevet P. et al. // Nano Lett. 2012. V. 12. No. 12. P. 6328.
  20. Sun S., Yang K.Y., Wang C.M. et al. // Nano Lett. 2012. V. 12. No. 12. P. 6223.
  21. Pors A., Albrektsen O., Radko I.P. et al. // Sci. Reports. 2013. V. 3. No. 1. P. 2155.
  22. Huang L., Chen X., Muhlenbernd H. // Nano Lett. 2012. V. 12. No. 11. P. 5750.
  23. Sun S., He Q., Hao J. et al. // Adv. Opt. Photon. 2019. V. 11. No. 2. P. 380.
  24. Yang F., Pitchappa P., Wang N. // Micromachines. 2022. V. 13. No. 2. P. 285.
  25. Zeng H., Gong S., Wang L. // Nanophotonics. 2021. V. 11. No. 3. P. 415.
  26. Sievenpiper D.F., Schaffner J.H., Song H.J. et al. // IEEE Antennas Propag. Mag. 2003. V. 51. No. 10. P. 2713.
  27. Parlak M., Buckwalter J.F. // IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett. 2010. V. 20. No. 11. P. 631.
  28. Zhang Y., Zhao Y., Liang S. et al. // Nanophotonics. 2018. V. 8. No. 1. P. 153.
  29. Zhang Y., Qiao S., Liang S. et al. // Nano Lett. 2015. V. 15. No. 5. P. 3501.
  30. Cui T.J., Qi M.Q., Wan X. et al. // Light Sci. Appl. 2014. V. 3. No. 10. P. 218.
  31. Pan X., Yang F., Xu S., Li M. // Proc. IEEE Ap-S/URSI (San Diego, 2017). P. 2055.
  32. Pan X., Wang S., Li G. et al. // Proc. IEEE MTT-S IWS (Chengdu, 2018). P. 1.
  33. Chieh J.C.S., Rowland J., Sharma S. // Electron. Lett. 2018. V. 54. No. 17. P. 1040.
  34. Chaimool S., Hongnara T., Rakluea C. et al. // Int. J. Antennas Propag. 2019. V. 2019. Art. No. 7216324.
  35. Zhang Z., Lan F., Mazumder P. et al. // Proc. IEEE PIERS-Fall (Rome, 2019). P. 3232.
  36. Al-Tag A.A., Al-mahdi R.M., Al-hedari et al. // Proc. eSmarTA2022 (Ibb, 2022). P. 1.
  37. Montori S., Chiuppesi E., Farinelli P. et al. // Int. J. Microw. Wirel. Technol. 2011. V. 3. No. 5. P. 521.
  38. Perez-Palomino G., Barba M., Encinar J.A. et al. // IEEE Antennas Propag. Mag. 2015. V. 63. No. 8. P. 3722.
  39. Gaebler A., Moessinger A., Goelden F. et al. // Int. J. Antennas Propag. 2009. V. 2009. Art. No. 876989.
  40. Levin B.J., Weidner G.G. // Proc. IEEE G-MTT Int. Microw. Symp. (Boulder, 1973). P. 65.
  41. Nguyen C., Yen P. // Proc. IEEE16th EuMC1986. (Dublin, 1986). P. 133.
  42. Stephan K.D., Goldsmith P.F. // Proc. IEEE MTT-S Microw. Symp. Digest (Albuquerque, 1992). P. 591.
  43. Lowe K., Lynch D.D., Panaretos S. et al. Diode patch phase shifter insertable into a waveguide. US Patent No. 5170140. 1992.
  44. Dzhikirba K.R., Shuvaev A., Khudaiberdiev D. et al. // Appl. Phys. Lett. 2023. V. 123. No. 5. Art. No. 052104.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное изображение общей структуры фазовращательного элемента, представляющего собой решетчатый массив из 20 металлических патч-антенн, разделенных щелями с характерным размером g = 30 мкм (а); cхема включения pin-диодов в структуру в области щели между соседними металлическими патчами (б)

Скачать (279KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости действительной (а) и мнимой (б) частей эффективного импеданса фазовращательного элемента от частоты для различных дифференциальных сопротивлений pin-диода

Скачать (165KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости коэффициента пропускания фазового элемента (а) и фазового сдвига прошедшей электромагнитной волны (б) от частоты при различных сопротивлениях pin-диодов

Скачать (181KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость фазового сдвига прошедшей электромагнитной волны на частоте 96 ГГц от дифференциального сопротивления pin-диодов

Скачать (107KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024