Электронное управление лучом и частотное сканирование графеновых антенных решеток в ТГц и дальнем ИК диапазонах частот  

Галина Степановна Макеева, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры радиотехники и радиоэлектронных систем, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), radiotech@pnzgu.ru
Никита Николаевич Нефедов, студент, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), nikita.nefyodow@mail.ru

Актуальность и цели. Целью данной работы является моделирование характеристик (элемента матрицы рассеяния |S11| и 2D, 3D диаграмм направленности (ДН)) фазированных антенных решеток (ФАР) из элементов нанолент на основе графена с различным числом излучателей (N = 16; 64; 256) и их управляемости при изменении химического потенциала (приложения внешнего электрического поля) в те-рагерцовом (ТГц) и дальнем инфракрасном (ИК) диапазонах частот с помощью паке-та прикладных программ CST Studio Suite 2021. Материалы и методы. С помощью пакета прикладных программ CST Studio Suite 2021 проведено моделирование характеристик (матрицы рассеяния и 2D-, 3D ДН) графеновой антенны и ФАР из элементов графеновых нанолент с различным числом излучателей (N = 16; 64; 256) и управляемости ФАР от значения химического потенциала (μс = 0,3; 0,7; 1 эВ) в диапазоне частот f = 6-40 ТГц. Результаты. Как следует из результатов электродинамического моделирования, изменение химического потенциала графена приводит к изменениям характеристик ФАР – ширины ДН главного лепестка по уровню половинной мощности Θ0,5 и амплитуды, уровня боковых лепестков ДН, а также направления главного лепестка ДН и рабочих частот. Выводы. ФАР из элементов прямоугольных графеновых нанолент являются электрически управляемыми с частотным сканированием путем изменения химического потенциала μс (приложении внешнего электрического поля) в ТГц дальнем и среднем ИК диапазонах частот.

Ключевые слова

фазированные антенные решетки, графен, дальний инфракрасный диапазон частот, плазмонный резонанс

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Нефедов Н. Н., Макеева Г. С. Электронное управление лучом и частотное сканирование графеновых антенных решеток в терагецовом и дальнем инфракрасном  диапазонах частот // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2023. № 1. С. 105–114. doi: 10.21685/2072-3040-2023-1-9