二重環状周波数選択性表面

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反射係数のゼロ度位相シフトを示す物理構造を設計することは、特に興味深い課題です。理論的には、これは完全な磁気伝導体 (pmc) の振る舞いですが、pmc 材料は自然界に存在しません。正しく設計されれば、これらのメタマテリアルは全体的なサイズを減らしている間アンテナ性能を改善することを約束する。金沢工業大学の牧野博士は、二重環状周期構造を用いてこの分野を発展させてきました。9.5 GHz で PMC の反射相を呈する図1の構造は、もともと彼の研究室で設計、製作、テストされました。後で、それは XF でシミュレートされ、良い合意が見つかりました。

2つの周波数選択性表面 (FSS) 構造を作製し、測定した。図2の周期的な二重リングは、両方の表面に存在していた。ケース i の場合、FSS は厚さ 0.564 mm の単一の基板層を含んでいましたが、ケース II には追加のスペーサ層が含まれており、合計厚さ 5.264 mm の金属板を支持していました。

図 1: 作製した二重環状周期 FSS 構造

図 2: リングの寸法

XF シミュレーションでは、図3と4に示すように、1つのダブルリングユニットだけがそれぞれのケースでモデル化されていました。計算中の単位に周期境界条件が適用され、メモリと実行時間の要件を低減しながら、製造された構造をよりよく表現することができました。測定条件に合わせて周期構造に直線偏波を入射し、散乱場を収集した。

図 3: ケース I のユニットセル: FSS 構造。

図 4: ケース II のユニットセル: 金属支持 FSS 構造

透過係数は、図5および6に示すように、ケース I について計算し、測定値と比較した。

図 5: ケース I の伝送係数マグニチュード

図 6: ケース I の伝達係数位相

図7に示すように、ケース II に対して反射係数位相を計算し、作製した金属支持 FSS と比較した。この図は、構造がうまく設計されており、PMC のように 9.5 GHz でゼロ度の反射位相を持っていることを示しています。

追加のケース II シミュレーションは3つのユニットセルで実行され、定常電界は 9.5 GHz で保存されました。図8は、金属支持 FSS の表面における不均一な電界分布を示す。この構造が低プロファイルアンテナに使用されている場合、リフレクタの上方のラジエータの高さを決定する際にこの分布を考慮する必要があります。

図 7: ケース II の反射係数位相

図 8: 金属支持 FSS の上の 9.5 GHz での定常電界分布

図 8: 金属支持 FSS の上の 9.5 GHz での定常電界分布