tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2021-7-1-54-62tuzsut-152Research ArticleРАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬRADIO ENGINEERING AND COMMUNICATIONИспользование активного метаматериала в качестве интегрированного в волновод фазовращателяUse of Active Metamaterial as a Phase Shifter Integrated into the WaveguideПастернакЮ. Г.PasternakYu.https://orcid.org/0000-0002-5270-0792ИщенкоЕ. А.IshchenkoE.kursk1998@yandex.ruПендюринВ. А.PendyurinV.https://orcid.org/0000-0001-9027-6163ФёдоровС. М.FedorovS.Воронежский государственный технический университетРоссияVoronesh State Technical UniversityRussian FederationАО НПП «Автоматизированные системы связи»РоссияResearch and Development Enterprise “Automated Communication Systems”, JSC,Russian Federation202118042021715462Copyright © Пастернак Ю.Г., Ищенко Е.А., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М., 20212021Пастернак Ю.Г., Ищенко Е.А., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М.Pasternak Y., Ishchenko E., Pendyurin V., Fedorov S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/152

 Применение активных метаматериалов является одним из самых перспективных способов управления характеристиками антенн, волноводов и других СВЧ-устройств. В данной статье предлагается конструкция управляемого метаматериала в виде электромагнитного кристалла с коммутаторами, размещенными в узлах кристаллической решетки. Исследуется применение данного метаматериала для изменения фазы основной моды волновода WR-137. Управление характеристиками метаматериала выполняется путем коммутаций pin-диодов в узлах решетки, так данный способ управления позволяет добиться высокой скорости работы системы, а также выполнить коммутацию только определенных pinдиодов. Проведено электродинамическое моделирование, на основе которого были получены характеристики волновода при разных сочетаниях замкнутых узлов метаматериала, осуществляющего изменение фазы электромагнитной волны. 

Active metamaterials usage is one of the most promising ways to control the characteristics of antennas, waveguides, and other microwave devices. This article proposes the controlled metamaterial design in the form of an electromagnetic crystal with switches located at the nodes of the crystal lattice. This metamaterial application for changing the fundamental mode phase of the WR-137 waveguide is investigated. Controlling the characteristics of the metamaterial is performed by switching pin diodes at the nodes of the lattice, so this control method allows you to achieve a high speed system, as well as to switch only certain pin diodes. Electrodynamic modeling was carried out, on the basis of which the characteristics of the waveguide were obtained for different metamaterial closed nodes combination, which changes the the electromagnetic wave phase.  

метаматериалволноводный фазовращательS-параметрыH10-волнаReferencesOzgun O., Kuzuoglu M. Utilization of Anisotropic Metamaterial Layers in Waveguide Miniaturization and Transitions // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2007. Vol. 17. Iss. 11. PP. 754–756. DOI:10.1109/LMWC.2007.908039Ozgun O., Kuzuoglu M. Utilization of Anisotropic Metamaterial Layers in Waveguide Miniaturization and Transitions. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2007;17(11):754–756. DOI:10.1109/LMWC.2007.908039Wu Z., Liu J. A new design of MEMS coplanar waveguide phase shifter // Proceedings of the International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium – China (ACES, Beijing, China, 29 July – 1 August 2018). IEEE, 2018. PP.1–2. DOI:10.23919/ACESS.2018.8669307Wu Z., Liu J. A new design of MEMS coplanar waveguide phase shifter. Proceedings of the International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium – China, ACES, 29 July – 1 August 2018, Beijing, China. IEEE; 2018. p.1–2. DOI:10.23919/ACESS.2018.8669307Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Сиваш М.А., Фёдоров С.М. Исследование влияния интегрированного в конструкцию пирамидального рупора метаматериала на диаграмму направленности // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2020. Т. 16. № 5. С. 107–113. DOI:10.36622/VSTU.2020.16.5.016Ishchenko E.A., Pasternak Yu.G., Sivash M.A., Fedorov S.M. Investigation of the Influence of the Metamaterial Pyramidal Horn Integrated into the Construction on the Directional Diagram. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2020;16(5):107–113. DOI:10.36622/VSTU.2020.16.5.016Palomares-Caballero Á., Alex-Amor A., Valenzuela-Valdés J., Padilla P. Holey and pinned structures comparison for waveguide phase shifters // Proceedings of the 14th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP, Copenhagen, Denmark, 15–20 March 2020). IEEE, 2020. PP. 1–5. DOI:10.23919/EuCAP48036.2020.9135457Palomares-Caballero Á., Alex-Amor A., Valenzuela-Valdés J., Padilla P. Holey and pinned structures comparison for waveguide phase shifters. Proceedings of the 14th European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP, 15–20 March 2020, Copenhagen, Denmark. IEEE; 2020. p.1–5. DOI:10.23919/EuCAP48036.2020.9135457Weiland T.A. Discretization method for the solution of Maxwell`s equations for six-component fields // Electronics and Communication. 1977. Vol. 31. PP. 116–120.Weiland T.A. Discretization method for the solution of Maxwell`s equations for six-component fields. Electronics and Communication. 1977;31:116–120.Arslanagić S., Hansen T.V., Mortensen N.A., Gregersen A.H., Sigmund O., Ziolowsky R.W., et al. A Review of ScatteringParameter Extraction Method with Clarification of Ambiguity Issues in Relation to Metamaterial Homogenization // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2013. Vol. 55. Iss. 2. PP. 91–106. DOI:10.1109/MAP.2013.6529320Arslanagić S., Hansen T.V., Mortensen N.A., Gregersen A.H., Sigmund O., Ziolowsky R.W., et al. A Review of ScatteringParameter Extraction Method with Clarification of Ambiguity Issues in Relation to Metamaterial Homogenization. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2013;55(2):91–106. DOI:10.1109/MAP.2013.6529320

The authors declare that there are no conflicts of interest present.