STUDY OF THE MICRO-STRIP ANTENNA CHARACTERISTICS WITH CONTROLLED METAMATERIALS
Keywords:
microstrip antenna, metamaterial, SRR-resonator
Abstract
The paper presents the results of simulating microstrip antennas with a substrate based on a matamateriala consisting of square split ring resonators (SRR - split ring resonator). The combined substrate based on metamaterials allows to reduce the geometric dimensions of the emitters, to expand the working frequency band and increase the radiation efficiency.
The paper also establishes a correspondence between the characteristics of the SRR metamaterial and a homogeneous layer with effective dielectric and magnetic permeabilities obtained through the reflection and transmission coefficients. The microstrip antenna characteristics were simulated using the FEKO and HFSS programs.
References
1. Eleftheriades G.V., Balmain K.G. Negative-Refraction Metamaterials – Fundamental Principles and Applications, John Wiley & Sons. Inc, 2005.
2. Y.E. Erdemli, K. Sertel, R.A. Gilbert, D.E. Wright, J.L. Volakis Frequency selective surfaces to enhance performance of broadband reconfigurable arrays// IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2002. - Vol. 50. - Р.1716-1724.
3. J. Kim, C.S. Cho, J.W. Lee CPW bandstop filter using slot-type SRRs// Electronics Letters. 2005. - Vol. 41. - Р. 1333-1334.
4. I. Gil, J. Garcia-Garcia, J. Bonache, F. Martin, M. Sorolla, R. Marques, Varactor-loaded split ring resonators for tunable notch filters at microwave frequencies// Electronics Letters. 2004 - Vol. 40. - Р. 1347-1348.
5. C. Cenk, A. Sondas, Y.E. Erdemli Tunable split ring resonator microstrip filter design// Proceedings of Mediter-ranean Microwave Symposium. 2006. - Р. 20-23.
6. M.H.B. Ucar, A. Sondas, Y.E. Erdemli Switchable split-ring frequency selective surfaces//, Progress in Electromagnetics Research B. 2008. - Vol. 6. - pp.65-79.
7. A. Sondas, M. H. B. Ucar, Y. E. Erdemli Tunable SRR-based substrate for a microstrip patch antenna// Turk J Elec Eng & Comp Sci., Vol.20, No.1, 2012.
8. José lucas Da Silva, Humberto César Chaves Fernandes, Humberto Dionísio De Andrade Study of Microstrip Antenna Behavior with Metamaterial Substrate of SRR Type Combined with TW// Recent Advances in Electrical Engineering and Computer Science. 2016.
9. Musayev M.M., Kisel N.N. Investigation of the electrical and magnetic properties of combined metamaterials // IEEE Conferences Progress In Electromagnetics Research Symposium – Spring (PIERS). – 2017. – P.2963–2966.
10. Hamed E. A. Mahyoub; Kisel N. N. Design, optimization and simulation of a compact multi-layered microstrip antennas based on LTCC-technology in FEKO // Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). – 2017. – P. 175 – 176.
11. Kisel N. N., Cheremisov V. A., Derachitc D. S. The modeling of characteristics of the patch antenna with non-uniform substrate metamaterial//IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). – 2016. – P.1-3.
12. Mahyoub H.E.A., Kisel N.N Design, optimization and simulation of a compact multi-layered microstrip antennas based on LTCC-technology in FEKO //Conference Proceedings - 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves, RSEMW 2017. - 2017. - С. 175-176.
13. Мусаев М.М.О., Кисель Н.Н. Исследование характеристик антенны на основе метаматериала//Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. - № 6 (191). - С. 249-258.016.
14. Махьюб Х.Е., Кисель Н.Н. Проектирование в FEKO микрополосковых антенн на основе низкотемпературной керамики//Проблемы современной системотехники. сборник научных статей. Министерство образования и науки Российской федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет", Институт радиотехнических систем и управления. Таганрог, 2016. С. 52-.59
15. Kisel N.N., Cheremisov V.A., Derachitc D.S. the modeling of characteristics of the patch antenna with non-uniform substrate metamaterial //Proceedings of 2016 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2016. 2016. С. 7807718.2.
16. Мусаев М.М.О., Кисель Н.Н. Численное и экспериментальное исследование метаматериалов на основе спиральных элементов//Известия ЮФУ. Технические науки. 2012. - № 11 (136). - С. 81-86.
17. Кисель Н.Н Электродинамическое моделирование антенн и устройств СВЧ в пакете FEKO.Учебное пособие / Министерство образования и науки Российской федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет", Технологический институт в г. Таганроге. Таганрог, 2010.
18. Кисель Н.Н Моделирование прикладных задач электродинамики и антенн на супервычислительной системе в пакете FEKO.Таганрог, 2013.
19. Кисель Н.Н. Основы компьютерного проектирования РЭС САПР СВЧ. Учебное пособие / Министерство образования и науки Российской федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет", Инженерно-технологическая академия. Таганрог, 2016.
2. Y.E. Erdemli, K. Sertel, R.A. Gilbert, D.E. Wright, J.L. Volakis Frequency selective surfaces to enhance performance of broadband reconfigurable arrays// IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2002. - Vol. 50. - Р.1716-1724.
3. J. Kim, C.S. Cho, J.W. Lee CPW bandstop filter using slot-type SRRs// Electronics Letters. 2005. - Vol. 41. - Р. 1333-1334.
4. I. Gil, J. Garcia-Garcia, J. Bonache, F. Martin, M. Sorolla, R. Marques, Varactor-loaded split ring resonators for tunable notch filters at microwave frequencies// Electronics Letters. 2004 - Vol. 40. - Р. 1347-1348.
5. C. Cenk, A. Sondas, Y.E. Erdemli Tunable split ring resonator microstrip filter design// Proceedings of Mediter-ranean Microwave Symposium. 2006. - Р. 20-23.
6. M.H.B. Ucar, A. Sondas, Y.E. Erdemli Switchable split-ring frequency selective surfaces//, Progress in Electromagnetics Research B. 2008. - Vol. 6. - pp.65-79.
7. A. Sondas, M. H. B. Ucar, Y. E. Erdemli Tunable SRR-based substrate for a microstrip patch antenna// Turk J Elec Eng & Comp Sci., Vol.20, No.1, 2012.
8. José lucas Da Silva, Humberto César Chaves Fernandes, Humberto Dionísio De Andrade Study of Microstrip Antenna Behavior with Metamaterial Substrate of SRR Type Combined with TW// Recent Advances in Electrical Engineering and Computer Science. 2016.
9. Musayev M.M., Kisel N.N. Investigation of the electrical and magnetic properties of combined metamaterials // IEEE Conferences Progress In Electromagnetics Research Symposium – Spring (PIERS). – 2017. – P.2963–2966.
10. Hamed E. A. Mahyoub; Kisel N. N. Design, optimization and simulation of a compact multi-layered microstrip antennas based on LTCC-technology in FEKO // Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). – 2017. – P. 175 – 176.
11. Kisel N. N., Cheremisov V. A., Derachitc D. S. The modeling of characteristics of the patch antenna with non-uniform substrate metamaterial//IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). – 2016. – P.1-3.
12. Mahyoub H.E.A., Kisel N.N Design, optimization and simulation of a compact multi-layered microstrip antennas based on LTCC-technology in FEKO //Conference Proceedings - 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves, RSEMW 2017. - 2017. - С. 175-176.
13. Мусаев М.М.О., Кисель Н.Н. Исследование характеристик антенны на основе метаматериала//Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. - № 6 (191). - С. 249-258.016.
14. Махьюб Х.Е., Кисель Н.Н. Проектирование в FEKO микрополосковых антенн на основе низкотемпературной керамики//Проблемы современной системотехники. сборник научных статей. Министерство образования и науки Российской федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет", Институт радиотехнических систем и управления. Таганрог, 2016. С. 52-.59
15. Kisel N.N., Cheremisov V.A., Derachitc D.S. the modeling of characteristics of the patch antenna with non-uniform substrate metamaterial //Proceedings of 2016 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2016. 2016. С. 7807718.2.
16. Мусаев М.М.О., Кисель Н.Н. Численное и экспериментальное исследование метаматериалов на основе спиральных элементов//Известия ЮФУ. Технические науки. 2012. - № 11 (136). - С. 81-86.
17. Кисель Н.Н Электродинамическое моделирование антенн и устройств СВЧ в пакете FEKO.Учебное пособие / Министерство образования и науки Российской федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет", Технологический институт в г. Таганроге. Таганрог, 2010.
18. Кисель Н.Н Моделирование прикладных задач электродинамики и антенн на супервычислительной системе в пакете FEKO.Таганрог, 2013.
19. Кисель Н.Н. Основы компьютерного проектирования РЭС САПР СВЧ. Учебное пособие / Министерство образования и науки Российской федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет", Инженерно-технологическая академия. Таганрог, 2016.
Published
2019-09-24
Issue
Section
SECTION III. NANOTECHNOLOGY AND MATERIALS SCIENCE
