Исследование перестраиваемых метаматериалов для стелс-технологий

Основной задачей стелс-технологий является уменьшение эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Величина ЭПР зависит от размера объекта по сравнению с длиной волны электромагнитного излучения. Сейчас стелс-технологии сильно востребованы, однако, открытым остается вопрос, как скрыть некоторые участки самолёта такие как: двигатель, кабина пилота, антенна. В нашей работе мы предлагаем использовать метаматериалы с тороидным дипольным откликом. Метаматериалы – это искусственно созданные среды, со свойствами, не встречающимися в природе. Эти свойства достигаются за счёт периодической структуры метаматериалов.

Метаматериалы с тороидным откликом обладают сверхвысокой добротностью и сильной локализацией электромагнитных полей. Тороидный диполь может быть представлен в виде токов, текущих по поверхности тора и порождающих магнитное поле, циркулирующих внутри тора в плоскости перпендикулярной его оси.

В данной работе мы исследуем  метаматериал, обладающий высокой добротностью благодаря сильной локализации электрического поля в центре метамолекулы, единичного элемента метаматериала. Это означает, что он является прозрачным в широкой полосе частот, однако существует узкая полоса, в которой он полностью поглощает энергию электромагнитной волны. Эти свойства можно использовать для уменьшения ЭПР радара самолёта, также работающго в узком диапазоне частот. Однако при постоянно работающем метаматериале антенна также не сможет излучать, поэтому требуется сделать метаматериал перестраиваемым. Для этого в метаматериал встраиваются pin-диоды, управляемые электрическим постоянным током.

Создание структуры метаматериала осуществлялось методом травления на печатной плате с припаянными pin-диодами. Мы экспериментально исследовали метаматериал методом двух рупорных антенн, подключенных к векторному анализатору цепей. Была показана высокая добротность метаматериала, требуемая для сокрытия антенны. При включении pin-диодов высокодобротный пик пропадал и метаматериал становился прозрачным для электромагнитной волны, что является необходимым условием для работы антенны. Исходя из  сказанного, данные метаматериалы могут использоваться для снижения радиолокационной заметности антенны самолёта.