Метаматериалы в бортовых беспроводных системах приема и преобразования СВЧ энергии мобильных автономных устройств

Проведен анализ структурной схемы бортовой аппаратуры приема и преобразования СВЧ энергии мобильных автономных устройств. Показано, что элементами, в составе которых могут применяться метаматериалы в бортовой аппаратуре, являются антенна (ректенна) и фильтр высоких гармоник. Показана целесообразность применения метаматериалов в составе ректенн: число каналов передачи энергии сокращается до двух раз, что приводит к пропорциональному уменьшению массы приемной части. Проанализирована возможность применения в качестве фильтра высоких гармоник фильтров на основе интегрированных в подложку волноводов с метаматериалами, основным преимуществом которых являются небольшие размеры, стоимость, простота в изготовлении и возможность интеграции с другими элементами цепи, выполненными по планарной технологии. Уменьшение массогабаритных характеристик бортовой аппаратуры приема и преобразования СВЧ энергии связано с применением микроэлектронных, микромашинных технологий и технологией печатных плат, а также с реализацией излучателей ректенн, согласующих цепей и фильтров высоких гармоник в едином конструктивно-технологическом варианте.

метаматериал, ректенна, интегрированный в подложку волновод (SIW), мобильные автономные устройства, микроробот, беспилотный летательный аппарат, пико- и наноспутник, metamaterial, rectenna, substrate integrated waveguide (SIW), portable independent devices, micro robot, unmanned aerial vehicle, nano- and picosatellite

1. ICINCO 2015 // Proc. of 12th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics. France. 2015.

2. Макриденко Л. А., Волков С. Н., Ходненко В. П. Концептуальные вопросы создания и применения м алых космических аппаратов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2010. Т. 114. С. 15-26.

3. Suh Y.-Ho., Chang K. A High-Efficiency Dual-Frequency Rectenna for 2,45 - and 5,8 GHz Wireless Power Transmission // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2002. V. 50, N. 7. P. 1784-1789.

4. Воскресенский Д. И., Гостюхин В. Л., Максимов В. М., Пономарев Л. И. Устройства СВЧ и антенны. М.: Радиотехника, 2006. 376 с.

5. Никольский В. Н. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, Гл. ред. физматлит, 1973. 609 с.

6. Huang W., Zhang B., Huang X. C. K., Liu C. Study on an S-Band Rectenna Arrey for Wireless Microwave Power Transmission // Progress In Electromagnetics Research. 2013. V. 135. P. 747-758.

7. Аджибеков А. А., Бредихин И. Ю., Веселаго В. Г., Жуков А. А., Капустян А. В., Корпухин А. С. Малогабаритная узконаправленная антенна на основе слоистого 3D-метаматериала // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. № 1. C. 93.

8. Аджибеков А. А., Бредихин И. Ю., Капустян А. В., Жуков А. А. Экспериментальная оценка характеристик малогабаритной антенны на основе метаматериала // Антенны. 2013. № 6. C. 28.

9. Заргано Г. Ф., Земляков В. В., Крутиев С. В. Полосно-пропускающие фильтры на индуктивных диафрагмах в гребневых волноводах, реализованных по SIW-технологии // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. № 6. С. 33-37.

10. Deslandes D., Wu K. Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form // IEEE Microwave Wireless Components Letter, 2001. V. 11. P. 68-70.

11. Henry M., Free C. E., Izqueirdo B. S., Batchelor J., Young P. Millimeter wave sub strate integrated waveguide antennas: Design and fabrication analysis // IEEE Transactions on Advanced Packaging. February 2009. V. 32, № 1.

12. Wang Y.-T., Zhu X.-W., Tian L. Design of crossed-SIW directional couplers with different angles // APMC. 16-20 December 2008. P. 1-4.

13. Tang H.-J., Hong W., Chen J.-X., Luo G.-Q., Wu K. Development of millimeter-wave planar diplexers based on complementary characters of dual-mode substrate integrated waveguide filters with circular and elliptic cavities // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. April 2007. V. 55. P. 776-782.

14. Chen Y. J., Hong W., Wu K. Novel substrate integrated waveguide xed phase shifter for 180-degree directional coupler // Proc. of IEEE MTT-S. June 2007. P. 189-192.

15. Mehdi D., Keltouma N., B»ua//a T. H. C., Feham M. Design of Substrat Integerated Waveguide Bandpass Filter of SCRRs in the Microstrip Line // International Journal of Engineering Research and General Science. April-May 2014. V. 2. Iss. 3. P. 302-314.

16. Sotoodeh Z., Biglarbegian B., Kashani F. H., Ameri H. A Novel Bandpass Waveguide Filter // Progress In Electromagnetics Research Letters. 2008. V. 2. P. 141-148.

17. Вендик И. Б., Вендик О. Г. Метаматериалы и их применение в технике сверхвысоких частот (Обзор) // Журнал технической физики. 2013. Т. 83. Вып. 1. С. 4-28.

18. URL: www.cst.com.

19. Moscow Aviation Institute (National Research University)