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Planar tunable metamaterials for microwave applications, including matching circuits and leaky wave antennas based on liquid crystals

用于微波应用的平面可调谐超材料，包括基于液晶的匹配电路和漏波天线

基本信息

批准号：
167882667
负责人：
Professor Dr.-Ing. Christian Damm
金额：
--
依托单位：
Institut für Mikrowellentechnik (MWT)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2010
资助国家：
德国
起止时间：
2009-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/167882667?language=en
关键词：
Planar tunable metamaterials microwave applications

项目摘要

Metamaterialien bieten durch die großen Freiheitsgrade beim Design der Materialeigenschaften sowie durch erweiterte Funktionalität, verglichen mit konventionellen Materialien, viele für die Mikrowellentechnik interessante Eigenschaften. Insbesondere abstimmbare Materialien, die gezielt während des Betriebes auf sich ändernde Rahmenbedingungen angepasst werden können, sind von großem Interesse, wie bereits vorangehende Untersuchungen von auf Ferroelektrika und Halbleitern basierende abstimmbare Metamaterialien gezeigt haben. Diese sind jedoch durch Nichtlinearitäten und Verluste in Frequenzbereich und Performanz begrenzt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, zielt dieses Projekt auf grundlegende Untersuchungen und der Machbarkeits-/Konzeptstudie einer neuen Klasse von steuerbaren Metamaterialstrukturen. Die Steuerbarkeit wird erreicht durch Integration von miniaturisierten Flüssigkristall- Parallelplattenkondensatoren in die Einheitszelle der periodischen Struktur. Mit einigen µm Plattenabstand und Elektrodengrößen von einigen hundert µm sind diese sehr klein gegenüber der Wellenlänge. Einzigartige Flüssigkristalle mit der weltweit höchsten Materialgüte von η>40 @ 30GHz (Steuerbarkeit r=25% und tanδ<0.006) und hoher Linearität (IP3>66dBm) stehen den Antragstellern zur Verfügung. Das Konzept und die Performanz werden anhand von zwei unterschiedlichen Prototypen im Mikrowellenbereich demonstriert: Eine Leckwellenantenne als Beispiel für offene abstrahlende Strukturen und ein Anpassnetzwerk für geschlossene wellenführende Strukturen, jeweils leistungsarm elektrisch abstimmbar durch Änderung der effektiven Permittivität der LC-Elemente aufgrund einer äußeren Gleichspannung.

Metamaterialien bieten durch die großen Freheitsgrade beim Design der Materialeigenschaften sowie durch erweiterte Funktionalität，verglichen mit konventionellen Materialien，viele für die Mikrowellentechnik interessante Eigenschaften.在抽象的物质基础上，这种普遍的趋势使人们对这种韦尔登感兴趣，这种兴趣与铁电和半导体的抽象超物质基础上的研究一样。这些都是通过频率和性能的非线性和完美来实现的。Um diese Einschränkungen zu überwinden，zielt dieses Projekt auf grundeless de Untersuchungen und der Machbarkeits-/Konzeptstudie einer neuen Klasse von steuerbaren Metamaterialstrukturen.该Steuerbarkeit将erreicht durch集成von nonisierten Flüssigkristall--在该Einheitszelle的周期性结构中的非线性平台kondensatoren。Mit einigen µm Pltenabstand und Elektrodengrößen von einigen hundert µm sind diese sehr klein gegenüber der Wellenlänge. Einzigartige Flüssigkristalle mit der weltweit höchsten Materialgüte von η> 40@30 GHz（Steuerbarkeit r=25% und tanδ<0.006）und hoher Linearität（IP3> 66 dBm）stehen den Antragstellern zur Verfügung.两种不同的微结构试验样机的外形和性能韦尔登：一种用于结构减阻的整流天线和一种用于结构减阻的普通整流天线，通过提高LC元件的有效容限来减小电路损耗。