مروری بر ساختار و خواص فرامواد و کاربرد های آن ها در سامانه های نظامی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه هوایی شهید ستاری

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه هوایی شهید ستاری

چکیده

فرامواد، دسته­ای از مواد مصنوعی ساخت انسان می­باشند، که از ترکیب آرایه­ای از میله­ها و حلقه­های فلزی بوجود می­آیند. این دسته از مواد در مقابل تابش امواج الکترومغناطیسی، خواص جالب توجه و غیرمعمولی نظیر ضریب شکست منفی از خود نشان می­دهند. خواص جالب توجه فرامواد، باعث بکارگیری گسترده آن­ها در زمینه­های مختلف مایکروویو، آنتن­های هوشمند، لنزها و ...شده­است. از جنبه نظامی، نیز می­توان از فرامواد در نامرئی­سازی پرنده­های خودی نظیر پهباد، موشک و... استفاده­کرد. درساخت پوشش نامرئی وهمچنین طراحی شیلد وبهبود ضریب شیلدینگ برای ایمنی سیستم­های نظامی و اتاق­های جنگ با استفاده از فرامواد استفاده شده­است. در این مقاله ضمن تشریح ساختار فرامواد، خواص آن­ها در مواجهه با امواج الکترومغناطیسی بطور کامل توضیح­داده شده­است. و همچنین مروری کامل بر روش­های بکارگیری این دسته از فرامواد در آنتن‌ها مورد بررسی قرارگرفته­است، که نتایج شبیه‌سازی نشان­دهنده‌ افزایش پارامترهایی مانند سمت‌گرایی، توان تشعشعی، پهنای باند و در نهایت کوچک‌سازی و چند باندی­کردن در آنتن‌های مرجع می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An overview of the structure and properties of Meta Materials and their applications in military systems

نویسندگان [English]

  • Jafar Khalilpur 1
  • majid andalibi kamal 2
1 Faculty member Air University
2 Master student of Shahid Sattari Air University
چکیده [English]

Meta Material are a bunch of human-made artificial materials, which are made up of an array of metal bars and rings. This category of materials against electromagnetic radiation exhibits interesting and unusual properties, such as a negative refractive index. The interesting properties of the materials are their widespread use in various fields of microwave, smart antennas, lenses, and so on. From the military point of view, it is also possible to use the meta material invisibility of self-birdies, such as the drones, missiles, and so on. The invisible coating design as well as the Shield design and the improvement of the shielding coefficient have been used for the safety of military systems and war rooms using forensic materials. In this paper, while describing the structure of the preamble, their properties in the face of electromagnetic waves are fully explained. A complete overview of the methods used in this category of antennae has been considered, which simulation results indicate an increase in parameters such as positioning, radiation power, bandwidth, and ultimately diminishing and multiplying in reference antennas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • meta material
  • electrical permittivity
  • magnetic permeability
  • negative coefficient of failure
  • homogeneity
  • امیری، امیدرضا(بهمن­ماه 1392)، تحلیل و شبیه­سازی آنتن­های تشدید­کننده دی­الکتریک با ساختار­های متامتریال و بهبود پارامترهای آن، پایان­نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه شیراز
  • احمدیان، راحله(زمستان 1391)، طراحی شیلد متامتریال و شبیه­سازی آن به منظور یهبود ضریب شیلدینگ، پایان­نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه بین­المللی امام­خمینی
  • اریبی، میرتوحید(مهرماه 1387)، بررسی کاربرد مواد متامتریال در آنتن­ها، سمینار کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب
  • بحری، علی(تیرماه 1393)، بررسی، طراحی و شبیه­سازی آنتن­هایMIMO مبتنی بر ساختار­های متامتریال، پایان­نامه کارشناسی­، دانشگاه زنجان
  • سهندآبادی، ساحره(بهمن­ماه 1392)، آنتن مثلثی سیرپینسکی بر روی زیر­لایه متامتریال باند ممنوعه قارچی، موسسه آموزش­عالی خاوران
  • بذرکار، امیر(اسفند 1390)، طراحی و تحلیل آنتن­های میکرواستریپ بر روی زیر­لایه­های متامتریال، پایان­نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه صنعتی شیراز
  • حاجی­زاده، پرویز(زمستان 1391)، افزایش بهره آنتن­های مدارچاپی با استفاده از متامتریال­ها، پایان­نامه دوره کارشناسی­ارشد، دانشگاه شاهد
  • اورعی، محمدرضا(مرداد­ماه 1391)، بررسی خواص نوری فرامواد و کاریردهای آن در فناوری­های نوین نوری، پایان­نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه اصفهان
  • کشاورز،  رسول(اسفند­ماه 1389)، متامتریال و کاربرد آن در طراحی مدارهای مایکروویو، پایان­نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان
  • شاه­ملکی، روجیار(بهمن­ماه 1390)، طراحی بافر تمام نوری با متامتریال، پایان­نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه تبریز
  • خلیل­پور و حکاک، (1387)، پدیده تونل­رنی در موجبر با استفاده از فراماده، ژورنال الکترومغناطیس ،23، 1772-1763
  • خلیل­پور و شریفی، (1384)، بکارگیری فراماده بهبود­یافته به عنوان رولایه آنتن پچ میکرواستریپ، انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران،2،2
  • خلیل­پور و حکاک، (1388)، باند توقف قابل تنظیم فیلتر موجبری با استفاده از تشدید­کننده­های حلقوی S شکل، ژورنال الکترومغناطیس ،24، 596-587
  • خلیل­پور و رادمنش، (13898)،اتصال TصفحهEموجبری دو بانده قابل تنظیم  با استفاده از تشدید­کننده­های حلقوی S شکل، انجمن مهندسین برق والکترونیک ایران
 

 

  • Z. Li, K.Aydin ,and E.Ozbay , ”Determination of the effective constitutive parameters of bi anisotropic meta materials from reflection and transmission coefficients,” Phys. Rev. E 79, 026610, 2009.
  • Chen, H., L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen,T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, “Left-handed meta materials composed of only S-shaped  resonators,”
  • Mirzapour, B. Hassani, H.R. ,"Size reduction and band width enhancement of snowflack  fractal antenna", IET Microwaves, Antennas & Propagation, Volume2, Issue2, 2008, p.180-187.
  • Young, M.B, “Reducing the size of helical antennas by means of dielectric loading,” Pulsed Power Conference, IEEE, 2011, p. 575-579.
  • Li Deng, Shu-Fang Li, Ka-Leung Lau, and Quan Xue, “Vertical Meandering Approach for Antenna Size Reduction,” International Journal of Antennas and Propagation, vol. 2012.
  •  F.Yang, V. Demir,D.A. Elsherbeini, and A. Z. Elsherbeini, "Enhancment of Printed Dipole Antennas Characteristics Using Semi-EBG Ground Plane", Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol.20, NO. 8, 2006, pp. 993-1006.