Solicitar archivos de proyectos
El diseño de estructuras físicas que presenten un desplazamiento de fase de grado cero en el coeficiente de reflexión supone un reto especialmente interesante. Aunque en teoría éste es el comportamiento de un conductor magnético perfecto (PMC), los materiales PMC no existen en la naturaleza. Si se diseñan correctamente, estos metamateriales prometen mejorar el rendimiento de la antena y reducir su tamaño. El Dr. Makino, del Instituto Tecnológico de Kanazawa, ha avanzado en este campo utilizando una estructura periódica de doble anillo. La estructura de la figura 1, que muestra la fase de reflexión del PMC a 9,5 GHz, se diseñó, fabricó y probó originalmente en su laboratorio. Posteriormente, se simuló en XF y se encontró una buena concordancia.
Figura 1: Estructura periódica FSS de doble anillo fabricada.
Se fabricaron y midieron dos estructuras de superficie selectiva en frecuencia (SFS); los anillos dobles periódicos de la figura 2 estaban presentes en la superficie de ambas. En el caso I, la SFS contenía una única capa de sustrato de 0,564 mm de grosor, mientras que el caso II contenía una capa espaciadora adicional y estaba respaldada por una placa metálica con un grosor total de 5,264 mm.
Figura 2: Dimensiones de los anillos.
Para las simulaciones XFdtd, sólo se modeló una unidad de doble anillo en cada caso, como se muestra en las figuras 3 y 4. Se aplicaron condiciones de contorno periódicas a las unidades durante el cálculo para representar mejor la estructura fabricada y reducir al mismo tiempo los requisitos de memoria y tiempo de ejecución. Se aplicaron condiciones de contorno periódicas a las unidades durante el cálculo para representar mejor la estructura fabricada y reducir al mismo tiempo los requisitos de memoria y tiempo de ejecución. Se aplicó una onda plana de polarización lineal a la estructura periódica para que coincidiera con las condiciones de medición y se recogieron los campos dispersos.
Figura 3: Celda unitaria del caso I: Estructura FSS.
Figura 4: Celda unitaria del caso II: estructura FSS con soporte metálico.
Los coeficientes de transmisión se calcularon para el caso I y se compararon con las mediciones, como se muestra en las figuras 5 y 6.
Figura 5: Magnitudes del coeficiente de transmisión para el caso I.
Figura 6: Fases del coeficiente de transmisión para el caso I.
La fase del coeficiente de reflexión se calculó para el caso II y se comparó con el SFS fabricado, con soporte metálico, como se muestra en la figura 7. Esta figura muestra que la estructura está bien diseñada y tiene una fase de reflexión de grado cero, como el PMC, a 9,5 GHz.
Figura 7: Fases del coeficiente de reflexión para el caso II.
Se realizó una simulación adicional del Caso II con tres celdas unitarias y se guardaron los campos eléctricos en estado estacionario a 9,5 GHz. La figura 8 muestra la distribución no uniforme del campo en la superficie del SFS con soporte metálico. Si se utilizara esta estructura para una antena de perfil bajo, habría que tener en cuenta esta distribución al determinar la altura del radiador por encima del reflector.
