Сборник докладов республиканской научно-технической конференции значение информационно-коммуникационных

 
ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МАТАМАТЕРИАЛОВ В 
РАДИОСВЯЗИ 
 
Х.Б.Мирзокулов (ст.преподаватель, СФ ТУИТ им.Мухаммада ал-Хоразмий) 
А.Н.Салахитдинов (доцент, СФ ТУИТ им.Мухаммада ал-Хоразмий) 
Создание метаматериала можно отнести к нелинейным динамическим 
явлениям, 
поскольку 
«среда» 
метаматериала 
должен 
обладать 
дисперсионными свойствами (

(

), 

(

)), причем чем выше частота 
облучения тем легче создается метаматериал. С другой стороны, ниже 
показано, что метаматериал появляется исключительно в открытой системе, 
когда все элементы метасреды взаимосвязаны и, следовательно, есть связь 
между выходом и входом системы. Ниже показано, что создание 
метаматериала с помощью открытой линии связи имеет большое значение в 
теории антенн. Таким образом, создание метаматериала действительно 
является 
динамическим 
процессом 
воздействия 
электромагнитного 
излучения с метавеществом [1-4]. Отметим, что для проявления метасвойств, 
метаматериал располагаем в ближней зоне электромагнитного излучения. 
В процессе проведения экспериментальной части работ был создан 
образец метаматериала по динамико-эволюционному способу из элементов 
линии связи. Основным металлическим элементом является медь. Медные 

---

40 
трубки диаметром 0,6 см отрезаются на части по 0,4 см, которые надеваются 
на линию связи (Рис.1.б,в), далее элементы разрезаются продольно для того, 
чтобы получить открытую линию связи. Следующий элемент система 
проводников выполняющая роль основной потенциальной линии и изоляция 
в виде поливинилхлорида для того чтобы создать открытый конденсатор.
Следующим шагом является объединение элементов для того чтобы создать 
метаструктуру, с общей поверхностью 5,5х8,5 см
2
(Рис.1.а).
Рис.1.
 
Метаматериал с распределенными параметрами (а), элементарная ячейка 
метаматериала вид сверху (б), элементарная ячейка метаматериала вид сбоку (в). 
Элементы метаматериала должны быть расположены симметрично и 
места разрывов располагаются с оборотом на 180
0
между собой. Это делается 
для того чтобы добиться переменности фазы. Далее поочередно собирается в 
один ряд обычной линии связи (без метаэлемента) и линия с метаэлементами. 
Метаматериал выполнен в три ряда, в каждом ряду порядок набора 
элементов меняется. Это делается для того чтобы достичь переменности 
фазы. Все элементы метаматериала соединены между собой с помощью клея 
на основе силикона.
После того как мы получили образцы метаматериала мы перешли к 
этапу 
экспериментально-измерительных 
работ 
для 
определения 
эффективности метаматериала относительно антенно-фидерной техники. 
Рис.2. Установка, собранная для изучения эффективности метаматериала относительно 
антенно-фидерных устройств 
Установка, собранная для проведения измерительных работ (рис.2) 
состоит из следующих элементов, в качестве генератора сигнала берётся 
генератор фирмы Rohde & Schwarz SM 300, который работает в диапазоне 
частот от 9 кГц до 3 ГГц. 
Далее, генератор с помощью стандартной кабельной связи (с волновым 
сопротивлением 50 Ом) подсоединяется к передающему антенному модулю 
(Rohde & Schwarz HE400LP), который работает в диапазоне от 450 МГц до 8 
ГГц, то есть в более широкой области частот, чем генератор.
При измерениях необходимо, особое внимание уделять на расположение 
метаматериала между передающей и приемной антеннами. 
Основной измеряемой характеристикой ММ является графики между 

---

41 
уровнем сигнала и частот, напряженностью электрического (или магнитного) 
поля с частотой во всем измеряемом диапазоне волн передатчика от 0,6 до 
2,4 ГГц (Рис.3), где показаны зависимость усиливаемого сигнала от частоты 
передатчика. 
Представлены результаты измерений зависимости напряженности поля 
от частот, в диапазоне частот 
с интервалом изменения частоты 
0,1 ГГц (рис.3). При сравнении усиливаемого сигнала от присутствия ММ 
видно, что в интервале частот 
и 
, сигнал передатчика 
при присутствии действительно усиливается, причем, эти усиления 
достигают максимальной величины при частотах 
.
Рис.3. Результаты экспериментальных работ: сплошная линия – среда с метаматериалом, 
пунктирная линия – среда без метаматериала 
Средняя величина усиления напряженности поля передающей антенны 
с использованием метаматериала - 4 дБμВ/м (децибел микровольт на метр), 
максимальная величина усиления напряженности поля достигается при 
частоте 2,24 ГГц и равна 7 дБμВ/м. Обратим внимание на то, что усиление 
достигается в широком интервале частот 0,6÷1,2 ГГц и 1,7÷2,4 ГГц. 
Представлены экспериментальные результаты в частотном диапазоне 
генератора 0,6÷2,4 ГГц 
по выбранному экспериментальному методу. В ходе 
экспериментов метаматериал не подключался к электрическим цепям, чтобы 
достич максимального усиления сигнала выбрано оптимальное расстояние 
между метаматериалом и передающей антенной. В ходе исследований на 
основе метаматериала в частотном диапазоне 2,2÷2,4 ГГц, параметр 
напряженности поля передающей антенны улучшен до 10 %, т.е. созданы
образцы метаматериала обладающие свойствами улучшения эффективности 
работы антенно-фидерных устройств. 
Список использованной литературы 
1.
Panchenko B A, Gizatulin M G 2010
Nano antennas
(Moscow: Radiotekhnika) 
2.
Marqués R, Martín F, Sorolla M 2008 
Metamaterials with Negative Parameters: 
Theory, Design and Microwave Applications
(USA: Wiley) 
3.
Engheta N and Ziolkowski R W 2006 
Metamaterials: Physics and Engineering 
exploration
(USA: Wiley-IEEE Press) 
4.
Yurasov A, Yashin M, Ganshina E, Granovsky A, Garshin V, Semonova D, 
Mirzokulov Kh 2019 
J. of Phys.: Conf. Ser.
1389 012113