Статья

Название статьи ХАРАКТЕРИСТИКИ РАССЕЯНИЯ ИДЕАЛЬНО ПРОВОДЯЩЕГО ЦИЛИНДРА С НЕЛИНЕЙНЫМИ НАГРУЗКАМИ ПОКРЫТОГО СЛОЕМ МЕТАМАТЕРИАЛА
Автор Н. Н. Горбатенко, Д. В. Семенихина
Рубрика РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ
Месяц, год 07, 2018
Индекс УДК 621.369.9
DOI 10.23683/2311-3103-2018-7-16-24
Аннотация На данный момент актуальной задачей исследования является изучение нелинейных эффектов при облучении монохроматической волной искусственных объектов В литературе данный эффект получил название эффекта нелинейного рассеяния (ЭНР). Практическое применение ЭНР охватывает все более обширную область радиотехники. ЭНР широко используют для создания сенсоров, поиска насекомых, для поиска людей, попавших в природные катастрофы. Одним из главных направлений практического применения ЭНР также является расширение класса нелинейных рассеивателей, создание генераторов помех, создания скрытых каналов связи. Ранее полученные результаты для плоской микрополосковой структуры с нелинейными включениями на подложке из double-negative (DNG) материала, подтвердили целесообразность использования метаматериала (ММ) для увеличения уровня гармонических составляющих рассеянного поля. Однако, более предпочтительным методом внедрения ЭНР было бы использование конформных структур с нелинейными элементами. В данной статье рассматривается задача излучение нитью магнитного тока идеально проводящего цилиндра с нелинейными нагрузками (НН), покрытого слоем ММ. В качестве ММ был выбран материал с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостями на частоте падающей волны. Задача решается методом интегральных уравнений с применением леммы Лоренца, нелинейных граничных условий (НГУ) на поверхности НН, граничных условий на цилиндре и условия излучения на бесконечности. Нелинейные нагрузки описываются полиномиальной вольт-амперной характеристикой. С помощью разработанной программы на С++, в основе которой лежит алгоритм Бройдена-Флетчера-Гольдфарба-Шанно (BFGS), были вычислены диаграммы рассеяния для различных положений нелинейных нагрузок. Было показано, что использование покрытия из ММ с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемости, позволяет повысить уровень отраженного поля 3-ей гармоники при определенных параметрах нелинейных нагрузок на 10 дБ в сравнении с диэлектриком из материала FR-4. Предложенная структура может быть использована в системах нелинейной радиолокации, для поиска насекомых, а также для мониторинга физических показателей человека, создания портативных генераторов помех.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нелинейная нагрузка; нелинейные рассеиватели; нелинейные граничные условия; метаматериал.
Библиографический список БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Arazm F. and Benson F.A. Nonlinearities in metal contacts at microwave frequencies, IEEE Trans. Electromagn. Compat., Aug. 1980, Vol. 22, No. 3, pp. 142-149.
2. Aumann H.M. and Emanetoglu N.W. A wideband harmonic radar for tracking small wood frogs, in Proc. IEEE Radar Conf., May 2014, pp. 108-111.
3. Jau P.-H. et al. Signal processing for harmonic pulse radar based on spread spectrum technology, IET Radar, Sonar Navigat., Mar. 2014, Vol. 8, No. 3, pp. 242-250.
4. Milanesio D., Saccani M., Maggiora R., Laurino D., and Porporato M. Design of an harmonic radar for the tracking of the Asian yellow-legged hornet, Ecol. Evol., Mar. 2016, Vol. 6, No. 7, pp. 1-9.
5. Tsaiet Z.M. al. A high-range-accuracy and high-sensitivity harmonic radar using pulse pseudorandom code for bee searching, IEEE Trans. Microw. Theory Techn., Jan. 2013, Vol. 61, No. 1, pp. 666-675,
6. Min K.-S. and Kim J.-W. Circularly polarized triple band patch antenna for non-linear junction detector, in Proc. IEEE Int. Symp. Antennas Propag., Jul. 2012, pp. 1-2. V. Viikari et al., “Technical solutions for automotive intermodulation radar for detecting vulnerable road users,” inProc. IEEE Veh. Technol. Conf., Apr. 2009, pp. 1–5
7. Singh A. and Lubecke V. Respiratory monitoring and clutter rejection using a CW Doppler radar with passive RF tags, IEEE Sensors, Mar. 2012, Vol. 12, No. 3, pp. 558-565,
8. Chioukh L., Boutayeb H., Deslandes D., and Wu K. Noise and sensitivity of harmonic radar architecture for remote sensing and detection of vital signs, IEEE Trans. Microw. Theory Techn., Sep. 2014, Vol. 63, No. 9, pp. 1847-1855.
9. Aniktar H., Baran D., Karav E., Akkaya E., Birecik Y.S., and Sezgin M.Getting the bugs out: A portable harmonic radar system for electronic countersurveillance applications, IEEE Microw. Mag., Nov. 2015, Vol. 16, No. 10, pp. 40-52.
10. Harger R.O. Harmonic radar systems for near-ground in-foliage nonlinear scatterers, IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., Mar. 1976, Vol. 12, No. 2, pp. 230-245.
11. Tahir N. and Brooker G. Recent developments and recommendations for improving harmonic radar tracking systems, in Proc. 5th European Conf. Ant. Propagat., EUCAP, Apr. 2011. pp. 1531-1535.
12. Li C., Lubecke V.M., Boric-Lubecke O., Lin J. A review on recent advances in Doppler radar sensors for noncontact healthcare monitoring, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 2013, Vol. 61 (5), pp. 2046-2060. Doi:10.1109/TMTT. 2013.2256924.
13. Cabria L., Garcia J.A., Malaver E., Tazon A. A PHEMT frequency doublingactive antenna with BPSK modulation capability. IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., 2004, No. 3 (1), pp. 310-313. Doi:10.1109/LAWP.2004.83882.
14. Rong L. and Hai-Yong W. The re-radiation characteristics of nonlinear target in harmonic radar detection, in Proc. China–Jpn. Joint Microw. Conf., Sep. 2008, pp. 661-664.
15. Mazzaro G.J., Martone A.F., McNamara D.M. Detection of RF electronics by multitone harmonic radar, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2014, Vol. 50, No. 1, pp. 477-490.
16. Dardari D. Detection and accurate localization of harmonic chipless tags, EURASIP J. Adv. Signal Process., Aug. 2015, Vol. 77, pp. 1-13.
17. Semenikhina D.V., Chikov N.I., Semenikhin A.I., Gorbatenko N.N. Experimental studies of nonlinear metasurface with metamaterial substrate, 24th Telecommunications Forum (TELFOR), 2016.
18. Semenikhina D.V., Gorbatenko N.N. Analysis of excitation of nonlinear loaded perfectly conducting cylinder coated with the layer of metamaterial using method of integral equations, Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), 2017.
19. Semenikhina D.V. Radiation and Scattering patterns of two-dimensional nonlinear loaded circular cylinder coated with dielectric layer, Antenna Theory and Techniques, 2003. 4th International Conference 9-12 Sept. 2003, Vol. 2, pp. 837-841.
20. Lee H.-M., and Lee H.-S. А metamaterial based microwave absorber composed of coplanar electric-field-coup-led resonator and wire array, Progress In Electromagnetics Research C, 2013, Vol. 34, 111{121}.

Comments are closed.