Безэховая камера для исследования высокодобротных метаматериалов

Создание безэховой камеры обусловлено необходимостью повышения точности измерения материальных и S-параметров (коэффициентов отражения и прохождения) метаматериалов. Существующие безэховые камеры в силу некоторых особенностей  не удовлетворяют необходимым условиям. Например, существуют безэховые камеры значительных по сравнению с длиной волны размеров, вследствие чего электромагнитные волны в них затухают естественным путём.  В таких комнатах невозможно  позиционирование образцов с точностью до микрон, необходимое для  того, чтобы поймать узкий пик резонанса в метаматериалах. Другой тип – безэховая камера, в которой плоская волна создаётся  с помощью зеркального коллиматора.  Недостаток подобной  камеры  в исследовании метаматериалов заключается в том, что необходимо обеспечить параболическое зеркало   размером  минимум  десять длин волн, то есть, для 10 ГГц необходимо зеркало величиной в три метра. (Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. Безэховые камеры СВЧ)

Вследствие этого измерения параметров метаматериалов проводятся в открытом пространстве, что значительно понижает их точность за счёт различных внешних источников помех и переотражений. Таким образом, без компактной безэховой камеры невозможно продвижение в исследовании свойств высокодобротных метаматериалов. В результате, была создана компактная безэховая камера, стенки которой оснащены покрытием Терновник ТГ (отражение от стенок менее -40 дБ). Для погашения паразитного бокового излучения рупорных антенн (П6-124А) вокруг их апертуры расположен радиопоглощающий материал МОХ-530. Для крепления метаматериала на равном расстоянии от двух антенн расположена диафрагма с отверстием радиусом 50 мм. Принимающая и передающая антенны работают в диапазоне частот от 1,5 до 18 ГГц и  расположены на достаточно близком расстоянии. Измерения проводятся на векторном анализаторе цепей Rohde & Schwarz ZVB20. 

Таким образом, построенная уникальная безэховая камера позволяет проводить измерения с точностью до 0,1 дБ. Так, благодаря ей удалось измерить тороидные метаматериалы, отличающиеся высокой добротностью, которая наблюдается в экстремально узких пиках коэффициентов отражения и прохождения шириной несколько десятков МГц при центральной частоте порядка 10 ГГц (Вольский Н.А., Планарные метаматериалы с тороидным откликом, тез. докл. МНСК-2016). 

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по программе повышения конкурентоспособности НИТУ «МИСиС» среди ведущих мировых научно-образовательных центров (№К4-2015-031). 

Научный руководитель -к.т.н. Башарин А. А.