Estudio de modelos circuitales de metamateriales bidimensionales de banda prohibida electromagnética basados en la celda de Yang

Federico Luna, Silvina Boggi, Walter Gustavo Fano

Resumen


Los metamateriales en las bandas de frecuencias de microondas han sido ampliamente explorados en el diseño de antenas y arreglos de antenas. En este trabajo se ha estudiado la celda de Yang, que cuando es dispuesta periódicamente sobre un plano, conforma una estructura metamaterial que presenta bandas prohibidas de frecuencia más bajas que otras estructuras, con una mayor eficiencia en el uso del espacio. Se han estudiado los campos eléctricos y magnéticos en los primeros dos modos de propagación electromagnética de esta celda unitaria. Se han construido cuatro modelos circuitales equivalentes de la celda unitaria para poder obtener la respuesta en función de la frecuencia de la estructura metamaterial de forma rápida, que se encuentran explicados en el trabajo. Los modelos fueron validados por simulación numérica electromagnética de onda completa.

Palabras clave


Metamaterial; EBG; celda unitaria; circuito eléctrico; diagrama de dispersión; microcinta

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Referencias


C. Caloz and T. Itoh, Electromagnetic Metamaterials: Transmission line theory and microwave applications. The Engineering Approach. Wiley, 2006.

J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, “Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1999.

N. Engheta and R. W. Ziolkowski, Metamaterials: Physics and engineering explorations. IEEE Press and Wiley-Interscience, 2006.

J. D. Joannopoulos and S. G. Johnson, Photonic Crystals: Molding the flow of light. Princeton University Press, 2008.

K. M. Ho, C. T. Chan, and C. M. Soukoulis, “Existence of a photonic gap in periodic dielectric structures,” Phys. Rev. Lett., vol. 65, pp. 3152–3155, Dec 1990.

E. Yablonovitch, T. J. Gmitter, K. M. Leung, R. D. Meade, A. M. Rappe, K. D. Brommer, and J. D. Joannopoulos, “3-dimensional photonic band structure,” Optical and Quantum Electronics, 1992.

F. Yang and Y. Rahmat-Samii, Electromagnetic Band Gap Structures in Antenna Engineering. Cambridge University Press, 2009.

D. Sievenpiper, L. Zhang, R. F. Jimenez, N. G. Alexopoulos, and E. Yablonovitch, “High-impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1999.

T. Liu, X. Cao, J. Ma, and X. Wen, “Enhanced bandwidth uniplanar compact electromagnetic bandgap structure with coplanar meander line inductance,” Electronics Letters, no. 4, 2008.

B.-Q. Lin, X.-Y. Ye, X.-Y. Cao, and F. Li, “Uniplanar EBG structure with improved compact and wideband characteristics,” Electronics Letters, no. 23, 2008.

B. Mohajer-Iravani and O. M. Ramahi, “On the suppression band and bandgap of planar electromagnetic bandgap structures,” Hindawi Publishing Corporation: International Journal of Antennas and Propagation, 2014.

F.-R. Yang, K.-P. Ma, Y. Qian, and T. Itoh, “A uniplanar contact photonic band-gap (uc-pbg) structure and its applications for microwave circuits,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1999.

L. Brillouin, Wave Propagation in Periodic Structures: Electric Filters adn Crystal Lattices. Dover Publications, 1953.

P. Kovács, “Design and optimization of electromagnetic bandgap structures (phd thesis),” Brno University of Technology, 2010.

G. Goussetis, A. Feresidis, and J. C. Vardaxoglou, “Tayloring the amc and ebg characteristics of periodic metallic arrays printed on grounded dielectric substrate,” IEEE Transactions on Antennas and

Propagation, 2006.

M. Rahman and M. A. Stuchly, “Transmission line - periodic circuit representation of planar microwave photonic bandgap structures,” Microwave and optical technology letters, 2001.

J. D. Baena and J. Bonache, “Equivalent-circuit models for splitring resonators and complementary split-ring resonators coupled to planar transmission lines,” IEEE Transactions on microwave theory and techniques, 2005.

B. Mohajer-Iravani and O. M. Ramahi, “Wideband circuit model for planar ebg structures,” IEEE Transactions on advanced packaging, 2010.

J.-H. Kim and M. Swaminathan, “Modeling of irregular shaped power distribution planes using transmission matrix method,” IEEE Transactions on advanced packaging, 2001.

F. Luna, “Tesis de ingenierı́a electrónica: Estudio de bandas de estructura electromagnética (ebg) para la reducción del acoplamiento mutuo entre antenas microstrip,” Facultad de Ingenierı́a UBA., Dec 2018.

D. M. Pozar, Microwave Engineering. Wiley, 2011.

K. H. Kim and J. E. Schutt-Ainé, “Analysis and modeling of hybrid planar-type electromagnetic-bandgap structures and feasibility study on power distribution network applications,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2008.

C. Paul, Inductance: Loop and Partial. Wiley, 2010. [24] M. F. Luberto, “Diseño de una antena de microcintas para WIFI empleando estructuras EBG (electromagnetic band gap),” Tesis de grado. Facultad de Ingenierı́a, Universidad de Buenos Aires, 2016.




DOI: https://doi.org/10.37537/rev.elektron.4.1.96.2020

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