Eficiente enfoque holográfico metasuperficie
Autores: Gowda, Vinay R.; Imani, Mohammadreza F.; Sleasman, Timothy; Smith, David R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Eficiente enfoque holográfico metasuperficie
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Diseño
Metasuperficie holográfica
Microondas
Estructura circular
Par de ranuras
Zona de Fresnel.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Presentamos el diseño y la demostración experimental de una eficiente apertura de metasuperficie holográfica que enfoca microondas en la zona de Fresnel. La estructura circular propuesta consiste en dos placas apiladas con su perímetro terminado en una capa conductora. Las microondas se inyectan en la placa inferior, que forma la capa de alimentación, y se acoplan a la capa superior de metasuperficie holográfica a través de un anillo anular. Este acoplamiento resulta en una onda cilíndrica viajera hacia adentro en la capa superior, que sirve como onda de referencia para un holograma. Los elementos radiantes consisten en un par de ranuras con sus orientaciones diseñadas para acoplarse eficientemente con la onda de referencia cilíndrica mientras mantienen un haz enfocado linealmente polarizado. Se propone una condición general sobre la potencia radiada de los pares de ranuras para garantizar un bajo nivel de lóbulo lateral (SLL) y se valida con simulación de onda completa. Se demuestra experimentalmente una apertura que tiene un diámetro de 20 cm, opera a 20 GHz en la frecuencia de la banda K, y forma un punto focal limitado por difracción a una distancia de 10 cm. La metasuperficie de enfoque de campo cercano propuesta tiene una alta eficiencia de antena y puede encontrar aplicación como una fuente compacta para transferencia de energía inalámbrica en la zona de Fresnel y esquemas de detección remota.
Descripción
Presentamos el diseño y la demostración experimental de una eficiente apertura de metasuperficie holográfica que enfoca microondas en la zona de Fresnel. La estructura circular propuesta consiste en dos placas apiladas con su perímetro terminado en una capa conductora. Las microondas se inyectan en la placa inferior, que forma la capa de alimentación, y se acoplan a la capa superior de metasuperficie holográfica a través de un anillo anular. Este acoplamiento resulta en una onda cilíndrica viajera hacia adentro en la capa superior, que sirve como onda de referencia para un holograma. Los elementos radiantes consisten en un par de ranuras con sus orientaciones diseñadas para acoplarse eficientemente con la onda de referencia cilíndrica mientras mantienen un haz enfocado linealmente polarizado. Se propone una condición general sobre la potencia radiada de los pares de ranuras para garantizar un bajo nivel de lóbulo lateral (SLL) y se valida con simulación de onda completa. Se demuestra experimentalmente una apertura que tiene un diámetro de 20 cm, opera a 20 GHz en la frecuencia de la banda K, y forma un punto focal limitado por difracción a una distancia de 10 cm. La metasuperficie de enfoque de campo cercano propuesta tiene una alta eficiencia de antena y puede encontrar aplicación como una fuente compacta para transferencia de energía inalámbrica en la zona de Fresnel y esquemas de detección remota.