Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2022 - zeszyt 9

Symulacyjne i eksperymentalne badania właściwości elektromagnetycznych planarnej macierzy metamateriałowej w zakresie mikrofalowym

Simulation and experimental studies of the electromagnetic properties of a planar metamaterial array structure in the microwave range

10.15199/48.2022.09.25

nr katalogowy: 139285
10.15199/48.2022.09.25

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznej oddziaływania mikrofalowego promieniowania elektromagnetycznego (EM) z planarną macierzą metamateriałową (MM) złożoną z autorskich pojedynczych komórek metamateriałowych i porównano je z wynikami eksperymentalnymi. Struktura planarnej macierzy metamateriałowej została zaprojektowana pod kątem zastosowania jej jako wysoko absorbującego harwestera energii EM w paśmie 2- 3 GHz. Do symulacji numerycznej zastosowano środowisko CST Studio umożliwiające rozwiazywanie zagadnień elektromagnetycznych w szerokim zakresie częstotliwości. Wyznaczono numerycznie współczynniki odbicia, absorpcji i transmisji promieniowania mikrofalowego przez zaprojektowaną macierz w warunkach falowodowych. Wyniki numeryczne wykazały, że absorpcja promieniowania mikrofalowego przez macierz metamateriałową ma charakter rezonansowy. Największy współczynnik absorpcji (około 96%) występuje dla częstotliwości około 2,6 GHz. Zgodnie z projektem zbudowano rzeczywistą macierz metamateriałową i przebadano jej właściwości elektromagnetyczne eksperymentalnie używając wektorowego analizatora sieci Keysight N5225 w układzie z falowodem. Otrzymane wyniki eksperymentalne porównano z wynikami symulacji numerycznej. Porównanie wykazało bardzo dobrą zgodność wyników symulacji i eksperymentu. Eksperymentalna pozytywna walidacja wyników symulacji świadczy o tym, że CST Studio jest wiarygodnym narzędziem do projektowania i analizy metamateriałowych absorberów promieniowania mikrofalowego. Zaprezentowana w tej pracy macierz MM zostanie w najbliższej przyszłości zastosowana do budowy większych absorberów.

Abstract

The article presents the results of a numerical simulation of the interaction of microwave electromagnetic radiation with a planar metamaterial matrix (MM) composed of original single cells of the metamaterial. The numerical simulation results are compared with experimental results. The planar metamaterial matrix structure was designed to be used as a highly absorbing EM energy collector in the 2-3 GHz band. The CST Studio environment was used for the numerical simulation, which enables the solving of electromagnetic problems in a wide frequency range. The reflection, absorption and transmission coefficients of microwave radiation through the designed matrix were determined numerically under waveguide conditions. The numerical results showed that the absorption of microwave radiation by the metamaterial matrix is resonant. The highest absorption coefficient (about 96%) occurs at about 2.6 GHz. According to the project, a real metamaterial matrix was built and its electromagnetic properties were examined experimentally using the Keysight N5225 vector network analyzer in the waveguide operating mode. The obtained experimental results were compared with the results of the numerical simulation. The comparison showed a very good agreement of the simulation and experiment results. They confirmed that the tested metamaterial matrix shows strong absorption properties and can be useful for building larger absorbers of microwave radiation. Experimental positive validation of simulation results proves that CST Studio is a reliable tool for the design and analysis of microwave absorbing metamaterials. The MM matrix presented in this article will be used in the near future to build larger absorbers.

Słowa kluczowe

Keywords

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2022-9 , nr katalogowy 139285 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2022-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	58.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2022-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma