موضوع مقاله: آنتن فراماده | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # آنتن فراماده | مقدمه: بازده بالای آن ناشی از «عنصر Z» درون مربع است که به عنوان یک فراماده عمل کرده و سیگنال منتشرشده را به شدت تقویت می‌کند. | ## بخش 1: آنتن فراماده | آنتن‌های فراماده گونه‌ای از آنتن‌ها هستند که از فراماده‌ها برای افزایش عملکرد سامانه‌های آنتن مینیاتوری‌شده (کوچک از نظر الکتریکی) استفاده می‌کنند.Slyusar V. هدف این آنتن‌ها، مانند هر آنتن الکترومغناطیسی دیگر، گسیل انرژی به فضای آزاد است. فراماده‌ها موادی هستند که با ساختارهای نوآورانه و اغلب میکروسکوپی مهندسی شده‌اند تا ویژگی‌های فیزیکی نامتعارف ایجاد کنند. طراحی‌های آنتن که از فراماده‌ها استفاده می‌کنند می‌توانند توان تابش‌شدهٔ آنتن را افزایش دهند. آنتن‌های متعارف که در مقایسه با طول موج بسیار کوچک هستند، بخش عمده‌ای از سیگنال را به منبع بازمی‌تابانند. یک آنتن فراماده طوری رفتار می‌کند که گویی اندازه‌اش بسیار بزرگ‌تر از ابعاد واقعی آن است، زیرا ساختار نوین آن انرژی را ذخیره و مجدداً تابش می‌کند. از فناوری‌های مرسوم لیتوگرافی می‌توان برای چاپ عناصر فراماده روی برد مدار چاپی استفاده کرد. این آنتن‌های نوین به کاربردهایی مانند تعامل همراه با ماهواره‌ها، هدایت پرتو با زاویه گسترده، دستگاه‌های ارتباطی اضطراری، ریزحسگرها و رادارهای نفوذی زمین‌ی همراه برای جستجوی ویژگی‌های زمین‌شناسی کمک می‌کنند. برخی از کاربردهای آنتن‌های فراماده عبارتند از: ارتباطات بی‌سیم، ارتباطات فضایی، جی‌پی‌اس، ماهوارهها، ناوبری وسایل نقلیه فضایی و هواپیماها. طراحی آنتن طراحی‌های آنتن که از فراماده‌ها بهره می‌برند می‌توانند توان تابشی یک آنتن را بهبود بخشند. جدیدترین آنتن‌های فراماده تا ۹۵ درصد از یک سیگنال رادیویی ورودی را تابش می‌کنند. آنتن‌های استاندارد برای کارکرد کارآمد باید دست‌کم به اندازه نصف طول‌موج سیگنال باشند. در مقابل، آنتن‌های فراماده‌ای آزمایشی به کوچکی یک‌پنجاهم طول‌موج هستند و امکان کاهش بیشتر در اندازه نیز برای آن‌ها وجود دارد. فراماده‌ها پایه‌ای برای مینیاتوری‌سازی بیشتر آنتن‌های مایکروویو، با حفظ بازده توان و پهنای‌باند قابل قبول هستند. آنتن‌هایی که از فراماده‌ها استفاده می‌کنند این امکان را ارائه می‌دهند که محدودیت‌های بازده-پهنای‌باندی که برای آنتن‌های مینیاتوری با ساختار متعارف وجود دارد، پشت سر گذاشته شود. فراماده‌ها اجازه می‌دهند عناصر آنتن کوچک‌تری ساخته شوند که محدوده فرکانس وسیع‌تری را پوشش می‌دهند و در نتیجه از فضای موجود در مواردی که با محدودیت فضا مواجه هستند، استفاده بهتری می‌برند. در این موارد، آنتن‌های مینیاتوری با بهره بالا اهمیت چشمگیری دارند زیرا عناصر تابشی در آرایه‌های آنتن بزرگ ترکیب می‌شوند. افزون بر این، ضریب شکست منفی فراماده‌ها، تابش الکترومغناطیسی را توسط یک لنز تخت متمرکز می‌کند به جای آن که آن را پراکنده سازد. این ماده با نام‌های مختلفی از جمله فراماده با ضریب شکست منفی (NIM) یا فراماده دوگانه منفی (DNG) شناخته می‌شود. به نظر می‌رسد این پیکربندی از نظر تحلیلی و عددی، افزایشی به اندازه یک مرتبه بزرگی در توان تولید می‌کند. افزون بر این، پوسته DGB به یک شبکه تطبیق امپدانس طبیعی برای این سامانه تبدیل می‌شود. کاربردهای صفحه زمین فراماده‌های به‌کاررفته در صفحه زمین اطراف آنتن‌ها، جداسازی بهبودیافته‌ای بین کانال‌های فرکانس رادیویی یا مایکروویو آرایه‌های آنتن (فازی) (MIMO) ارائه می‌دهند.Slyusar V.I. 19 - 24 صفحات زمین فراماده‌ای با امپدانس بالا همچنین می‌توانند بازده تابش و عملکرد نسبت محوری آنتن‌های با پروفیل پایین را که در نزدیکی سطح صفحه زمین قرار دارند، بهبود بخشند. همچنین از فراماده‌ها برای افزایش محدوده اسکن پرتو در آنتن‌های موج نشتی با استفاده از هر دو موج پیشرو و پس‌رو استفاده شده است. سامانه‌های مختلف آنتن فراماده‌ای می‌توانند برای پشتیبانی از حسگرهای نظارتی، پیوندهای ارتباطی، سامانه‌های ناوبری و سامانه‌های فرماندهی و کنترل به کار گرفته شوند. پیکربندی‌های نوین علاوه بر مینیاتوری‌سازی آنتن، پیکربندی‌های نوین دارای کاربردهای بالقوه‌ای هستند که از دستگاه‌های فرکانس رادیویی تا دستگاه‌های نوری را در بر می‌گیرند. ترکیب‌های دیگر برای دستگاه‌های دیگر در زیرسامانه‌های آنتن فراماده نیز در حال تحقیق هستند. در این زیرسامانه‌ها یا به طور انحصاری از صفحات فراماده دوگانه منفی استفاده می‌شود، یا ترکیبی از صفحات دوگانه مثبت (DPS) با صفحات DNG، یا صفحات اپسیلون-منفی (ENG) با صفحات مو-منفی (MNG) به کار گرفته می‌شود. زیرسامانه‌های آنتن که در حال حاضر مورد تحقیق قرار دارند شامل تشدیدگرهای حفره‌ای، موج‌برها، پراکنده‌سازها و آنتن‌ها (تابنده‌ها) می‌شوند. با ادغام عناصر پویا، مانند کریستال‌های مایع، در ساختارشان، آنتن‌های فراماده را می‌توان در محدوده‌های فرکانسی مختلف، از نوری تا RF، تنظیم‌پذیر (تَن‌پذیر) ساخت. تاریخچه پندری و همکارانش نشان دادند که یک آرایه سه‌بعدی از سیم‌های نازک متقاطع می‌تواند برای ایجاد مقادیر منفی «ε» استفاده شود، و اینکه یک آرایه تناوبی از تشدیدگرهای حلقه شکسته مسی می‌تواند یک تراوایی مغناطیسی مؤثر منفی («μ») ایجاد کند. در ماه مه ۲۰۰۰، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی اسمیت و همکارانش اولین کسانی بودند که با موفقیت تشدیدگر حلقه شکسته (SRR) را با پایه‌های رسانای سیم نازک ترکیب کردند و یک ماده دست‌چپی تولید کردند که مقادیر منفی ε، μ و ضریب شکست را برای فرکانس‌های در محدوده گیگاهرتز یا مایکروویو داشت. در سال ۲۰۰۲، یک گونه متفاوت از فراماده‌های ضریب شکست منفی (NRI) معرفی شد که از بارگذاری راکتیو تناوبی یک خط انتقال دوبعدی به عنوان محیط میزبان استفاده می‌کرد. این پیکربندی از مواد با ضریب شکست مثبت (DPS) همراه با مواد با ضریب شکست منفی (DNG) بهره می‌برد. از یک لنز منفی-شکستی کوچک و تخت که به یک موج‌بر صفحه‌موازی با ضریب شکست مثبت متصل شده بود، استفاده کرد. اگرچه برخی ناکارآمدی‌های SRR شناسایی شد، اما تا سال ۲۰۰۹ همچنان در تحقیقات مورد استفاده قرار می‌گرفت. SRRها در طیف گسترده‌ای از تحقیقات فراماده، از جمله تحقیق در مورد آنتن‌های فراماده، نقش داشته‌اند. دیدگاه جدیدتر این است که با استفاده از SRRها به عنوان بلوک‌های سازنده، پاسخ الکترومغناطیسی و انعطاف‌پذیری مرتبط با آن عملی و مطلوب است. جبران فاز ناشی از شکست منفی فراماده‌های DNG می‌توانند به دلیل ضریب شکست منفی خود، جبران فاز را فراهم کنند. این امر با ترکیب یک صفحه از ماده DPS متعارف بدون تلفات با یک صفحه از فراماده DNG بدون تلفات انجام می‌شود. DPS دارای یک ضریب شکست مثبت متعارف است، در حالی که DNG دارای ضریب شکست منفی است. همان‌طور که این موج از صفحه اول ماده انتشار می‌یابد، یک اختلاف فاز بین وجه خروجی و وجه ورودی پدیدار می‌شود. با انتشار موج در صفحه دوم، اختلاف فاز به میزان قابل توجهی کاهش یافته و حتی جبران می‌شود. بنابراین، هنگامی که موج از صفحه دوم خارج می‌شود، اختلاف فاز کل برابر با صفر است. با روی هم چیدن صفحات از این پیکربندی، جبران فاز (اثرات انتقال پرتو) در کل سامانه رخ خواهد داد. افزون بر این، با تغییر ضریب شکست هر یک از جفت‌های DPS-DNG، سرعتی که پرتو با آن به وجه جلویی وارد می‌شود و از وجه پشتی کل سامانه پشته‌ای خارج می‌شود، تغییر می‌کند. به این ترتیب، یک خط انتقال حجیم، با تلفات کم و با تاخیر زمانی را می‌توان برای یک سامانه مشخص تحقق بخشید. علاوه بر این، این جبران فاز می‌تواند به مجموعه‌ای از کاربردها منجر شود که شامل تشدیدگرهای حفره‌ای و موج‌برهای مینیاتوری، زیر-طول‌موجی با کاربردهای فراتر از محدودیت‌های پراش هستند. جبران پاشندگی خط انتقال به دلیل ماهیت پاشنده DNG به عنوان یک محیط انتقال، می‌تواند به عنوان یک وسیله جبران پاشندگی برای کاربردهای دامنه زمانی مفید باشد. پاشندگی باعث ایجاد واریانس در سرعت گروهی مولفه‌های موج سیگنال می‌شود، همان‌طور که در محیط DNG انتشار می‌یابند. از این رو، فراماده‌های DNG روی هم چیده شده می‌توانند برای تغییر انتشار سیگنال در طول یک خط انتقال میکرواستریپ مفید باشند. با این حال، اگر پاشندگی در طول خط میکرواستریپ جبران شود، سیگنال‌های RF یا مایکروویوی که در امتداد آن‌ها انتشار می‌یابند، به میزان قابل توجهی اعوجاج را کاهش می‌دهند. بنابراین، اجزای لازم برای تضعیف اعوجاج کم‌اهمیت‌تر می‌شوند و این می‌تواند به ساده‌سازی بسیاری از سامانه‌ها بینجامد. فراماده‌ها می‌توانند با اصلاح وابستگی فرکانسی تراوایی مؤثر، پاشندگی را در امتداد میکرواستریپ حذف کنند. راه‌برد این است که طولی از خط انتقال بارگذاری‌شده با فراماده طراحی شود که بتوان آن را همراه با طول اصلی خط میکرواستریپ به کار برد تا سامانه جفت‌شده فاقد پاشندگی شود و یک بخش جبران‌کننده پاشندگی از خط انتقال ایجاد گردد. این را می‌توان با معرفی یک فراماده با یک تراوایی موضعی مشخص و یک تراوایی مغناطیسی موضعی مشخص انجام داد، که سپس تراوایی نسبی و تراوایی مغناطیسی خط میکرواستریپ کلی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. ضریب شکست در محیط، اثرات پاشندگی مرتبط با هندسه خود میکرواستریپ را جبران می‌کند و ضریب شکست مؤثر جفت را معادل ضریب شکست فضای آزاد می‌سازد. بخشی از راه‌برد طراحی این است که تراوایی مؤثر و تراوایی مغناطیسی مؤثر چنین فراماده‌ای باید منفی باشد – که نیازمند یک ماده DNG است. نوآوری ترکیب بخش‌های دست‌چپی با یک خط انتقال متعارف (دست‌راستی) منجر به مزایایی در مقایسه با طراحی‌های متعارف می‌شود. آنتن موج نشتی متعارف موفقیت تجاری محدودی داشته است زیرا فاقد قابلیت کامل اسکن فرکانسی از پشت‌تاب تا انتهاتاب است. فراماده CRLH امکان اسکن فرکانسی کامل از پشت‌تاب تا انتهاتاب، از جمله تابش پهلو را فراهم کرد. لنز مایکروویو لنز فراماده‌ای که در سامانه‌های آنتن فراماده یافت می‌شود، به عنوان یک جفت‌کننده کارآمد به تابش خارجی استفاده می‌شود و تابش را در امتداد یا از یک خط انتقال میکرواستریپ به سمت اجزای فرستنده و گیرنده متمرکز می‌کند. علاوه بر این، می‌تواند دامنه موج‌های میراشونده را افزایش داده و همچنین فاز موج‌های در حال انتشار را تصحیح کند. هدایت تابش در این حالت، یک SRR از لایه‌هایی از یک شبکه فلزی از سیم‌های نازک – با سیم‌هایی در سه جهت فضایی و برش‌هایی از فوم – استفاده می‌کند. پارامتر مرتبط اغلب تضاد بین تراوایی‌هاست تا مقدار کلی تراوایی در فرکانس‌های مورد نظر. این اتفاق می‌افتد زیرا تراوایی معادل (موثر) رفتاری دارد که توسط یک فرکانس پلاسمایی در حوزه مایکروویو اداره می‌شود. این ماده با ضریب شکست نوری پایین، سپس یک نامزد خوب برای ریزلنزهای بسیار همگرا است. روش‌هایی که به طور نظری با استفاده از بلورهای فوتونیک دی‌الکتریک توسعه یافته‌اند، در حوزه مایکروویو برای تحقق یک تابنده جهت‌دار با استفاده از شبکه‌های فلزی به کار گرفته شده‌اند. در این حالت، سیم‌های آرایش‌یافته در یک ساختار شبکه بلوری مکعبی را می‌توان به عنوان آرایه‌ای از آنتن‌ها (آرایه آنتن) تحلیل کرد. ثابت شبکه‌ای یا پارامتر شبکه به فاصله ثابت بین سلول‌های واحد در یک شبکه بلوری اشاره دارد. کشف قبلی پلاسمون‌ها این دیدگاه را ایجاد کرد که فلز در فرکانس پلاسمایی fp یک ماده مرکب است. اثر پلاسمون‌ها بر روی هر نمونه فلزی این است که ویژگی‌هایی در فلز ایجاد می‌کند تا بتواند به عنوان یک دی‌الکتریک رفتار کند، مستقل از بردار موج میدان برانگیختگی (تابش) الکترومغناطیسی. علاوه بر این، مقدار بسیار اندکی از انرژی پلاسمون که با γ نشان داده می‌شود، در سامانه جذب می‌شود. شاید مهم‌ترین نتیجه تعامل فلز و فرکانس پلاسما این باشد که تراوایی زیر فرکانس پلاسما منفی است، تا حداقل مقدار γ. این حقایق در نهایت منجر می‌شود که ساختار سیم‌های آرایش‌یافته به طور مؤثر یک محیط همگن باشد. این فراماده امکان کنترل جهت گسیل یک منبع تابش الکترومغناطیسی واقع در داخل ماده را فراهم می‌کند تا تمام انرژی را در یک حوزه زاویه‌ای کوچک حول نرمال جمع‌آوری کند. با استفاده از یک صفحه از فراماده، موج‌های الکترومغناطیسی واگرا در یک مخروط باریک متمرکز می‌شوند. ابعاد در مقایسه با طول‌موج کوچک هستند و بنابراین صفحه به عنوان یک ماده همگن با یک فرکانس پلاسمایی پایین رفتار می‌کند. یک خط انتقال، محیط مادی یا ساختاری است که تمام یا بخشی از یک مسیر از یک مکان به مکان دیگر را برای هدایت انتقال انرژی، مانند امواج الکترومغناطیسی یا انتقال توان الکتریکی تشکیل می‌دهد. انواع خط انتقال شامل سیم‌ها، کابل‌های هم‌محور، صفحات دی‌الکتریک، خطوط نواری، فیبرهای نوری، خطوط انتقال نیروی الکتریکی و موج‌برها می‌شود.Federal Standard 1037C یک میکرواستریپ نوعی از خط انتقال است که می‌تواند با استفاده از فناوری برد مدار چاپی ساخته شود و برای انتقال سیگنال‌های با فرکانس مایکروویو به کار می‌رود. این خط از یک نوار رسانا تشکیل شده که توسط یک لایه دی‌الکتریک به نام زیرلایه از یک صفحه زمین جدا شده است. اجزای مایکروویو مانند آنتن‌ها، جفت‌کننده‌ها، فیلترها و تقسیم‌کننده‌های توان را می‌توان از میکرواستریپ تشکیل داد. از شماتیک‌های ساده‌شده سمت راست می‌توان دریافت که امپدانس کل، رسانایی، راکتانس (خازن و القاگر) و محیط انتقال (خط انتقال) را می‌توان با اجزای مجزایی نمایش داد که مقدار کلی را ارائه می‌دهند. در مورد رسانه‌های خط انتقال، مطابقت دادن امپدانس بار ZL با امپدانس مشخصه Z0 تا حد ممکن اهمیت دارد، زیرا معمولاً مطلوب است که بار تا حد امکان توان بیشتری جذب کند. | ## بخش 2: آنتن فراماده | مقاومت در واحد طول است، القاوری در واحد طول است، رسانایی دی‌الکتریک در واحد طول است، ظرفیت خازنی در واحد طول است، واحد موهومی است، و فرکانس زاویه‌ای است. عناصر مدار مجتمع (متمرکز) اغلب، به دلیل هدف کوچک‌سازی اجزای فیزیکی فراماده (یا سلول‌ها)، بحث و پیاده‌سازی مدارهای مجتمع (متمرکز) LC یا شبکه‌های توزیع‌شده LC مورد بررسی قرار می‌گیرند. عناصر مدار متمرکز در واقع اجزای میکروسکوپی هستند که به طور مؤثر همتایان بزرگ‌تر خود را تقریب می‌زنند. برای مثال، ظرفیت خازنی و القایی مدار را می‌توان با حلقه‌های شکسته ایجاد کرد که در مقیاس نانومتر در فرکانس‌های نوری هستند. مدل توزیع‌شده LC مرتبط با مدل متمرکز LC است، اما مدل المان توزیع‌شده دقیق‌تر اما پیچیده‌تر از مدل المان متمرکز است. پیکربندی‌های خط انتقال بارگذاری‌شده با فراماده برخی از آنتن‌های فراماده‌ای شناخته شده از فراماده‌های خط انتقال با ضریب شکست منفی (NRI-TLM) استفاده می‌کنند. این موارد شامل لنزهایی می‌شود که می‌توانند بر محدودیت پراش غلبه کنند، خطوط تغییر فاز باندباریک و پهن‌باند، آنتن‌های کوچک، آنتن‌های با پروفیل پایین، شبکه‌های تغذیه آنتن، معماری‌های توان نوین و جفت‌کننده‌های با جهت‌دهی بالا هستند. بارگذاری یک شبکه فراماده‌ای صفحه‌ای از خطوط انتقال با خازن‌های سری و القاگرهای شنت، عملکرد بالاتری ایجاد می‌کند. این امر منجر به یک پهنای باند عملیاتی بزرگ می‌شود در حالی که ضریب شکست منفی است. از آنجا که ابرعدسی‌ها می‌توانند بر محدودیت پراش غلبه کنند، این امر امکان جفت‌شدگی کارآمدتر با تابش خارجی و فعال‌سازی باند فرکانسی گسترده‌تری را فراهم می‌کند. در فراماده (n < 1)، موج‌های میراشونده در حال رشد پشتیبانی می‌شوند که موج‌های میراشونده در حال تضعیف از منبع را بازسازی می‌کنند. با ترکیب مواد دست‌راستی (RHM) با مواد دست‌چپی (LHM) به عنوان یک ساختار مواد مرکب (CRLH)، قابلیت اسکن از عقب به جلو به دست می‌آید. این نوع آنتن از قابلیت ثابت‌شده SNGها برای جفت شدن با تابش خارجی استفاده می‌کرد. یک خط انتقال بارگذاری‌شده با فراماده بر خطوط انتقال تاخیری متعارف یا استاندارد مزایای قابل توجهی دارد. از نظر اندازه فشرده‌تر است، می‌تواند در حالی که همان طول فیزیکی کوتاه را اشغال می‌کند، تغییر فاز مثبت یا منفی را ایجاد کند و یک پاسخ فاز خطی و تخت‌تر با فرکانس نشان می‌دهد که منجر به تاخیرهای گروهی کوتاه‌تر می‌شود. می‌تواند در فرکانس پایین‌تر کار کند به دلیل خازن‌های توزیع‌شده سری بالا و دارای ابعاد صفحه‌ای کوچک‌تری نسبت به ساختار هم‌صفحه معادل خود است. فراماده‌های با ضریب شکست منفی پشتیبان امواج دو‌بعدی در سال ۲۰۰۲، به جای استفاده از پیکربندی SRR-سیم، یا سایر محیط‌های سه‌بعدی، پژوهشگران به پیکربندی‌های صفحه‌ای نگاه کردند که انتشار موج پس‌رو را پشتیبانی می‌کردند و در نتیجه ضریب شکست منفی و تمرکز را نشان دادند. مدت‌هاست مشخص شده که خطوط انتقالی که به صورت متناوب با عناصر خازنی و القایی در یک پیکربندی بالاگذر بارگذاری شده‌اند، انواع خاصی از امواج پس‌رو را پشتیبانی می‌کنند. علاوه بر این، خطوط انتقال صفحه‌ای به طور طبیعی با انتشار موج دو‌بعدی مطابقت دارند. با عناصر مدار مجتمع (متمرکز)، آن‌ها یک پیکربندی فشرده را حفظ می‌کنند و همچنان می‌توانند محدوده RF پایین را پشتیبانی کنند. با در نظر گرفتن این موضوع، شبکه‌های خط انتقال دو‌بعدی LC با بارگذاری متناوب، بالاگذر و دارای قطع پیشنهاد شدند. شبکه‌های LC را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که امواج پس‌رو را پشتیبانی کنند، بدون ساختار حجیم SRR/سیم. این اولین پیشنهاد از این نوع بود که از محیط‌های حجیم برای اثر شکست منفی فاصله گرفت. یک ویژگی قابل توجه این نوع شبکه این است که به تشدید متکی نیست، بلکه توانایی پشتیبانی از امواج پس‌رو، شکست منفی را تعریف می‌کند. با ترکیب یک صفحه DPS متعارف، تخت (صفحه‌ای)، M-1، با یک محیط دست‌چپی، M-2، یک موج الکترومغناطیسی در حال انتشار با یک بردار موج k1 در M-1، منجر به یک موج شکست‌یافته با بردار موج k2 در M-2 می‌شود. از آنجا که M-2 انتشار موج پس‌رو را پشتیبانی می‌کند، k2 به سمت مقابل نرمال شکست می‌یابد، در حالی که بردار پوینتینگ M-2 با k2 ضد موازی است. تحت چنین شرایطی، توان از طریق یک زاویه مؤثراً منفی شکست می‌یابد، که دلالت بر یک ضریب شکست مؤثراً منفی دارد. امواج الکترومغناطیسی از یک منبع نقطه‌ای واقع در داخل یک DPS متعارف را می‌توان با استفاده از یک فصل مشترک صفحه‌ای از دو محیط، در داخل یک LHM متمرکز کرد. این شرایط را می‌توان با برانگیختن یک گره منفرد داخل DPS و مشاهده دامنه و فاز ولتاژها نسبت به زمین در تمام نقاط LHM مدل کرد. یک اثر تمرکز باید خود را به عنوان یک توزیع "لکه‌ای" ولتاژ در یک مکان قابل پیش‌بینی در LHM نشان دهد. شکست منفی و تمرکز را می‌توان بدون استفاده از تشدیدها یا سنتز مستقیم تراوایی و تراوایی مغناطیسی انجام داد. علاوه بر این، این محیط را می‌توان به صورت عملی با بارگذاری مناسب یک محیط خط انتقال میزبان ساخت. افزون بر این، توپولوژی صفحه‌ای حاصل به ساختارهای LHM اجازه می‌دهد به راحتی با مدارها و دستگاه‌های مایکروویو صفحه‌ای متعارف یکپارچه شوند. هنگامی که انتشار الکترومغناطیسی عرضی در یک محیط خط انتقال رخ می‌دهد، قیاس برای تراوایی و تراوایی مغناطیسی ε = L و μ = C است. برای سنتز یک محیط دست‌چپی (ε < 0 و μ < 0) راکتانس سری و پذیرایی شنت باید منفی شوند، زیرا پارامترهای ماده مستقیماً متناسب با این کمیت‌های مداری هستند. یک خط انتقال که دارای عناصر مدار مجتمع (متمرکز) است که یک محیط دست‌چپی را سنتز می‌کند، در مقایسه با «خط انتقال متعارف»، به عنوان یک «خط انتقال دوگانه» اشاره می‌شود. ساختار خط انتقال دوگانه را می‌توان در عمل با بارگذاری یک خط انتقال میزبان با خازن‌های سری متمرکز (C) و القاگرهای شنت متمرکز (L) پیاده‌سازی کرد. در این ساختار تناوبی، بارگذاری آن‌قدر قوی است که عناصر متمرکز بر ویژگی‌های انتشار مسلط هستند. رفتار دست‌چپی در خطوط انتقال بارگذاری‌شده با LC استفاده از SRRها در فرکانس‌های RF، همانند دستگاه‌های بی‌سیم، نیازمند آن است که تشدیدگرها به ابعاد بزرگ‌تری مقیاس شوند. در مقابل، پیکربندی‌های شبکه LC را می‌توان هم به فرکانس‌های مایکروویو و هم RF مقیاس داد. خطوط انتقال بارگذاری‌شده با LC، کلاس جدیدی از فراماده‌ها را برای تولید یک ضریب شکست منفی ممکن ساخت. تکیه بر شبکه‌های LC برای شبیه‌سازی تراوایی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی منجر به افزایش چشمگیری در پهنای باند عملیاتی شد. علاوه بر این، سلول‌های واحد آن‌ها از طریق یک شبکه خط انتقال به هم متصل شده‌اند و می‌توانند مجهز به عناصر مدار مجتمع (متمرکز) باشند، که به آن‌ها اجازه می‌دهد در فرکانس‌هایی که یک SRR نمی‌تواند فشرده باشد، فشرده شوند. انعطاف‌پذیری به دست آمده از طریق استفاده از عناصر گسسته یا چاپ‌شده، فراماده‌های صفحه‌ای را قادر می‌سازد از محدوده مگاهرتز تا ده‌ها گیگاهرتز مقیاس‌پذیر باشند. علاوه بر این، جایگزینی خازن‌ها با واراکتورها اجازه داد تا ویژگی‌های ماده به صورت پویا تنظیم شوند. محیط‌های پیشنهادی صفحه‌ای هستند و ذاتاً انتشار موج دو‌بعدی (2-D) را پشتیبانی می‌کنند، که آن‌ها را برای کاربردهای دستگاه و مدار RF/مایکروویو بسیار مناسب می‌سازد. رشد امواج میراشونده در محیط خط انتقال با ضریب شکست منفی نشان داده شد که خط انتقال بارگذاری‌شده با LC دو‌بعدی متناوب (TL) ویژگی‌های NRI را در یک محدوده فرکانسی گسترده نشان می‌دهد. این شبکه به عنوان یک ساختار TL دوگانه اشاره خواهد شد، زیرا از یک پیکربندی بالاگذر است، در مقابل نمایش پایین‌گذر یک ساختار TL متعارف. از ساختارهای TL دوگانه برای نشان دادن تجربی تابش موج پس‌رو و تمرکز در فرکانس‌های مایکروویو استفاده شده است. به عنوان یک محیط با ضریب شکست منفی، یک ساختار TL دوگانه صرفاً یک جبران‌کننده فاز نیست. این ساختار می‌تواند دامنه امواج میراشونده را افزایش داده و همچنین فاز امواج در حال انتشار را تصحیح کند. آنتن موج پس‌رو با استفاده از یک خط انتقال بارگذاری‌شده با NRI گربیچ و همکاران از یک شبکه خط انتقال بارگذاری‌شده با LC یک‌بعدی استفاده کردند که انتشار موج پس‌روی سریع را پشتیبانی می‌کند تا ویژگی‌های مشابه با «تابش چرنکوف معکوس» را نشان دهد. ساختار تابشی موج پس‌روی پیشنهادی آن‌ها از مواد LC با ضریب شکست منفی الهام گرفته بود. الگوی صفحه E شبیه‌سازی‌شده در ۱۵ گیگاهرتز، تابش به سمت جهت پشت‌تاب در الگوی میدان دور را نشان داد که به وضوح حاکی از برانگیختگی یک موج پس‌رو بود. از آنجا که بعد عرضی آرایه از نظر الکتریکی کوتاه است، ساختار توسط یک ناودان فلزی بلند پشتیبانی می‌شود. ناودان مانند یک موج‌بر زیر حد قطع عمل می‌کند و تابش پشتی را بازیابی می‌کند که منجر به الگوهای میدان دور تک‌جهته می‌شود. NIMهای صفحه‌ای با خطوط انتقال بارگذاری‌شده متناوب محیط‌های صفحه‌ای را می‌توان با یک ضریب شکست منفی مؤثر پیاده‌سازی کرد. مفهوم اساسی مبتنی بر بارگذاری مناسب یک شبکه چاپ‌شده از خطوط انتقال به صورت متناوب با القاگرها و خازن‌ها است. این فناوری منجر به پارامترهای ماده تراوایی مؤثر و تراوایی مغناطیسی مؤثری می‌شود که هر دو ذاتاً و همزمان منفی هستند و نیاز به استفاده از ابزارهای جداگانه را مرتفع می‌سازد. محیط‌های پیشنهادی دارای ویژگی‌های مطلوب دیگری از جمله پهنای باند بسیار گسترده (که در آن ضریب شکست منفی باقی می‌ماند)، توانایی هدایت امواج TM دو‌بعدی، مقیاس‌پذیری از فرکانس‌های RF تا میلی‌مترموج و تلفات انتقال کم، و همچنین پتانسیل تنظیم‌پذیری با قرار دادن واراکتورها و/یا سوئیچ‌ها در سلول واحد هستند. نتایج تجربی، تمرکز یک موج استوانه‌ای فرودی را درون یک پهنای باند اکتاو و بر روی یک ناحیه از نظر الکتریکی کوتاه نشان داد؛ که حاکی از تمرکز میدان نزدیک است. دستگاه‌های RF/مایکروویو را می‌توان بر اساس این محیط‌های پیشنهادی برای کاربردهای ارتباطات بی‌سیم، نظارت و رادارها پیاده‌سازی کرد. خطوط انتقال بزرگ‌تر بر اساس نظر برخی پژوهشگران، فراماده‌های پیکربندی‌شده با SRR/سیم، ساختارهای حجیم سه‌بعدی هستند که تطبیق آن‌ها برای کاربردهای دستگاه و مدار RF/مایکروویو دشوار است. این ساختارها فقط درون یک پهنای باند باریک می‌توانند به ضریب شکست منفی دست یابند. هنگامی که برای دستگاه‌های بی‌سیم در فرکانس‌های RF به کار می‌روند، تشدیدگرهای حلقه شکسته باید به ابعاد بزرگ‌تری مقیاس شوند که به نوبه خود اندازه دستگاه را مجبور به بزرگ شدن می‌کند. ساختارهای پیشنهادی فراتر از ترکیبات سیم/SRR می‌روند، زیرا به SRRها برای سنتز پارامترهای ماده متکی نیستند، بنابراین منجر به افزایش چشمگیر پهنای باند عملیاتی می‌شوند. علاوه بر این، سلول‌های واحد آن‌ها از طریق یک شبکه خط انتقال به هم متصل شده‌اند و بنابراین ممکن است مجهز به عناصر متمرکز باشند، که به آن‌ها اجازه می‌دهد در فرکانس‌هایی که SRR نمی‌تواند فشرده باشد، فشرده شوند. انعطاف‌پذیری به دست آمده از طریق استفاده از عناصر گسسته یا چاپ‌شده، فراماده‌های صفحه‌ای را قادر می‌سازد از محدوده مگاهرتز تا ده‌ها گیگاهرتز مقیاس‌پذیر باشند. علاوه بر این، با استفاده از واراکتورها به جای خازن‌ها، می‌توان ویژگی‌های مؤثر ماده را به صورت پویا تنظیم کرد. افزون بر این، محیط‌های پیشنهادی صفحه‌ای هستند و ذاتاً انتشار موج دو‌بعدی (2-D) را پشتیبانی می‌کنند. بنابراین، این فراماده‌های جدید برای کاربردهای دستگاه و مدار RF/مایکروویو بسیار مناسب هستند. در رژیم طول‌موج بلند، تراوایی و تراوایی مغناطیسی مواد متعارف را می‌توان به صورت مصنوعی با استفاده از شبکه‌های LC متناوب چیده‌شده در یک پیکربندی پایین‌گذر سنتز کرد. در پیکربندی دوگانه (بالاگذر)، این پارامترهای ماده معادل به طور همزمان مقادیر منفی را به خود می‌گیرند و بنابراین ممکن است برای سنتز یک ضریب شکست منفی استفاده شوند. پیکربندی‌ها تئوری آنتن بر اساس نظریه الکترومغناطیس کلاسیک است که توسط معادلات ماکسول توصیف شده است. از نظر فیزیکی، یک آنتن چیدمانی از یک یا چند رسانا است که معمولاً عناصر نامیده می‌شوند. یک جریان متناوب با اعمال یک ولتاژ در پایانه‌های آنتن در عناصر ایجاد می‌شود و باعث می‌گردد عناصر یک میدان الکترومغناطیسی تابش کنند. در دریافت، برعکس اتفاق می‌افتد: یک میدان الکترومغناطیسی از منبع دیگر، یک جریان متناوب در عناصر و یک ولتاژ متناظر در پایانه‌های آنتن القا می‌کند. برخی از آنتن‌های گیرنده (مانند انواع سهموی و شیپوری) سطوح بازتابنده شکل‌داری را در بر می‌گیرند تا امواج الکترومغناطیسی را از فضای آزاد جمع‌آوری کرده و آن‌ها را به سمت عناصر رسانای واقعی هدایت یا متمرکز کنند. کوپلینگ واقعی بین یک آنتن فرستنده و گیرنده آن‌قدر کم است که مدارهای تقویت‌کننده در هر دو ایستگاه فرستنده و گیرنده مورد نیاز هستند. آنتن‌ها معمولاً با تبدیل مدارهای معمولی به پیکربندی‌های خط انتقال ایجاد می‌شوند. آنتن مورد نیاز برای هر کاربرد خاص به پهنای باند مورد استفاده و نیازمندی‌های برد (توان) بستگی دارد. در محدوده مایکروویو تا میلی‌مترموج – طول‌موج‌هایی از چند متر تا میلی‌متر – معمولاً از آنتن‌های زیر استفاده می‌شود: آنتن‌های دوقطبی، آنتن‌های کوتاه، آنتن‌های بازتابنده سهموی و دیگر، آنتن‌های شیپوری، آنتن‌های پریسکوپ، آنتن‌های مارپیچی، آنتن‌های حلزونی، آنتن‌های موج سطحی و موج نشتی. آنتن‌های موج نشتی شامل آنتن‌های دی‌الکتریک و بارگذاری‌شده با دی‌الکتریک، و انواع آنتن‌های میکرواستریپ هستند. ویژگی‌های تابش با SRRها SRR توسط پندری در سال ۱۹۹۹ معرفی شد و یکی از رایج‌ترین عناصر فراماده‌ها است. | ## بخش 3: آنتن فراماده | به عنوان یک واحد رسانای غیرمغناطیسی، این عنصر شامل آرایه‌ای از واحدها است که هنگامی که فرکانس میدان الکترومغناطیسی فرودی نزدیک به فرکانس تشدید SRR است، یک تراوایی مغناطیسی مؤثر منفی تقویت‌شده ایجاد می‌کند. برای بهینه‌سازی بیشتر شکل عناصر، استفاده از الگوریتم‌های ژنتیک و سایر الگوریتم‌های بهینه‌سازی مناسب است. در طراحی‌های چندفرکانسی می‌توان به جای SRRها از طرح‌های فرکتال مانند فرکتال‌های سرپینسکی، کخ یا سایر فرکتال‌ها استفاده کرد. فراماده‌های دوگانه منفی با استفاده از فراماده‌های دوگانه منفی (DNG)، توان تابش‌یافته توسط آنتن‌های الکتریکی کوچک دوقطبی را می‌توان به طور قابل توجهی افزایش داد. این کار را می‌توان با احاطه کردن یک آنتن با یک پوسته از ماده دوگانه منفی (DNG) انجام داد. هنگامی که دوقطبی الکتریکی در یک محیط DNG همگن تعبیه می‌شود، آنتن به جای حالت خازنی (که در فضای آزاد بدون تعامل با ماده DNG دارد)، به صورت القایی عمل می‌کند. علاوه بر این، ترکیب دوقطبی-پوسته DNG توان واقعی تابش‌شده را بیش از یک مرتبه بزرگی نسبت به یک آنتن فضای آزاد افزایش می‌دهد. توان راکتیو نشان می‌دهد که پوسته DNG به عنوان یک شبکه تطبیق طبیعی برای دوقطبی عمل می‌کند. ماده DNG راکتانس ذاتی این سامانه آنتن را با فضای آزاد مطابقت می‌دهد، بنابراین امپدانس ماده DNG با فضای آزاد مطابقت دارد. ترکیب SRR تک‌منفی و مونوپل افزودن یک فراماده SRR-DNG توان تابش‌یافته را بیش از یک مرتبه بزرگی نسبت به یک آنتن فضای آزاد قابل مقایسه افزایش داد. آنتن‌های الکتریکی کوچک، جهت‌دهی بالا و فرکانس عملیاتی قابل تنظیم با تراوایی مغناطیسی منفی تولید می‌شوند. هنگامی که یک ماده دست‌راستی (RHM) با یک ماده دست‌چپی وسلاگو (LHM) ترکیب می‌شود، ویژگی‌های نوین دیگری به دست می‌آید. یک ماده تک‌منفی تشدیدی، که با یک SRR به دست می‌آید، می‌تواند یک آنتن الکتریکی کوچک تولید کند وقتی در فرکانس‌های مایکروویو عمل می‌کند، به شرح زیر: پیکربندی یک SRR ارزیابی‌شده شامل دو حلقه حلقوی هم‌مرکز با شکاف‌های متقابل نسبی در حلقه داخلی و خارجی بود. پارامترهای هندسی آن R = ۳.۶ میلی‌متر، r = ۲.۵ میلی‌متر، w = ۰.۲ میلی‌متر، t = ۰.۹ میلی‌متر بود. R و r در پارامترهای حلقوی استفاده می‌شوند، w فاصله بین حلقه‌ها و t = عرض حلقه خارجی است. فرکانس عملیاتی آنتن ۳.۵۲ گیگاهرتز بود که با در نظر گرفتن پارامترهای هندسی SRR تعیین شد. یک سیم به طول ۸.۳۲ میلی‌متر در بالای صفحه زمین قرار داده شد و به آنتن متصل گردید که یک‌چهارم طول‌موج عملیاتی بود. آنتن مونوپل-SRR در (λ/10) با استفاده از پیکربندی SRR-سیم به‌طور کارآمد عمل می‌کرد. عملکرد آن قابل مقایسه با یک آنتن متعارف در λ/2 بود که اندازه متعارف یک آنتن برای کوپلینگ و تابش کارآمد است. بنابراین، آنتن مونوپل-SRR در فرکانس تشدید SRR به یک آنتن الکتریکی کوچک قابل قبول تبدیل می‌شود. هنگامی که SRR بخشی از این پیکربندی می‌شود، ویژگی‌هایی مانند الگوی تابش آنتن در مقایسه با یک آنتن مونوپل متعارف کاملاً تغییر می‌کند. آنتن‌های وصله‌ای در سال ۲۰۰۵ یک آنتن وصله‌ای با یک پوشش فراماده پیشنهاد شد که جهت‌دهی را افزایش می‌داد. بر اساس نتایج عددی، آنتن بهبود قابل توجهی در جهت‌دهی در مقایسه با آنتن‌های وصله‌ای متعارف نشان داد. این در سال ۲۰۰۷ به عنوان یک طراحی کارآمد برای آنتن‌های وصله‌ای جهت‌دار در ارتباطات سیار با استفاده از فراماده‌ها ذکر شد. این مطالعه فرمول‌هایی را برای تعیین مقادیر L و C مدل مدار معادل LHM برای ویژگی‌های مطلوب آنتن‌های وصله‌ای جهت‌دار توسعه داد. مثال‌های طراحی مشتق‌شده از باندهای فرکانسی واقعی در ارتباطات سیار انجام شد که کارایی این رویکرد را نشان می‌داد. آنتن شیپوری با لنز تخت این پیکربندی از یک دهانه تخت ساخته‌شده از فراماده با ضریب شکست صفر استفاده می‌کند. این پیکربندی برتری‌هایی نسبت به لنزهای خمیده معمولی (متعارف) دارد که منجر به جهت‌دهی بسیار بهبودیافته‌ای می‌شود. این تحقیقات قابلیت‌هایی برای مینیاتوری‌سازی منبع مایکروویو و دستگاه‌های غیرمنبع، مدارها، آنتن‌ها و بهبود عملکرد الکترومغناطیسی فراهم کرده است. فناوری آنتن سطحی فراماده‌ای فناوری آنتن سطحی فراماده‌ای (M-SAT) اختراعی است که از فراماده‌ها برای هدایت و حفظ یک پرتو پهن‌باند فرکانس رادیویی ثابت قفل‌شده بر روی یک ماهواره استفاده می‌کند، چه سکو در حرکت باشد چه ساکن. قلاب‌های مفصلی و موتورها با آرایه‌هایی از فراماده‌ها در یک پیکربندی صفحه‌ای جایگزین می‌شوند. همچنین، با این فناوری جدید، تغییردهنده‌های فاز مانند تجهیزات آرایه فازی مورد نیاز نیستند. بازدید در ۱۲ مارس ۲۰۱۱.فناوری فراماده‌ای نشان‌داده‌شده توسط AFRL، الگوی تابش آنتن را دگرگون می‌کند . بازدید در ۱۲ مارس ۲۰۱۱ حفره‌ها و موج‌برهای زیرطول‌موج هنگامی که فصل مشترک بین یک جفت ماده که به عنوان رسانه انتقال نوری عمل می‌کنند، در نتیجه مقادیر تراوایی و/یا تراوایی مغناطیسی متضاد که یا معمولی (مثبت) یا غیرمعمول (منفی) هستند، با یکدیگر تعامل کنند، رفتارهای غیرعادی قابل توجهی ممکن است رخ دهد. رفتار و ویژگی‌های انتشار موج ممکن است رخ دهد که در غیر این صورت اگر فقط لایه‌های DNG با هم جفت شوند اتفاق نمی‌افتاد. در فصل مشترک بین دو محیط، می‌توان مفهوم تداوم مؤلفه‌های مماسی میدان الکتریکی و مغناطیسی را به کار برد. اگر تراوایی مغناطیسی یا تراوایی هر یک از دو محیط علامت مخالف داشته باشد، آنگاه مؤلفه‌های نرمال میدان مماسی، در هر دو طرف فصل مشترک، در مرز ناپیوسته خواهند بود. به نظر می‌رسد این شبیه به توزیع جریان و ولتاژ در محل اتصال بین یک القاگر و یک خازن، در تشدید یک مدار L-C باشد. این «تشدید فصل مشترک» اساساً مستقل از ضخامت کل لایه‌های جفت‌شده است، زیرا در امتداد ناپیوستگی بین دو ماده مزدوج چنین رخ می‌دهد. ساختارهای موج‌بری صفحه‌موازی هندسه شامل دو صفحه موازی به عنوان هادی‌های کامل (PEC)، یک ساختار آرمانی، پر شده با دو صفحه مسطح چیده‌شده از مواد همگن و ایزوتروپ با پارامترهای سازنده مربوطه ε1، ε2، μ1، μ2 است. همانطور که قبلاً ذکر شد، این یک جفت از پارامترهای سازنده با علامت مخالف است که ترکیب شده‌اند. تشدیدگرهای حفره‌ای نازک زیرطول‌موج جبران فاز مقادیر مؤلفه حقیقی برای تراوایی منفی و تراوایی مغناطیسی منفی منجر به مقادیر مؤلفه حقیقی برای شکست منفی n می‌شود. از این مفهوم می‌توان برای ترسیم جبران فاز هنگامی که یک ماده متعارف بدون تلفات، DPS، با یک NIM (DNG) بدون تلفات مطابقت داده می‌شود، استفاده کرد. فرض کنید که امپدانس ذاتی ماده دی‌الکتریک DPS (d1) برابر با منطقه خارجی است و به یک موج صفحه‌ای عمودی فرودی پاسخ می‌دهد. موج بدون هیچ بازتابی از محیط عبور می‌کند زیرا امپدانس DPS و امپدانس خارجی برابر هستند. با این حال، موج صفحه‌ای در انتهای صفحه DPS با موج صفحه‌ای در ابتدای ماده اختلاف فاز دارد. مانند DPS، NIM دارای امپدانس ذاتی است که برابر با خارج است، و بنابراین، آن هم بدون تلفات است. جهت جریان توان (یعنی بردار پوینتینگ) در صفحه اول باید همانند صفحه دوم باشد، زیرا توان موج فرودی وارد صفحه اول می‌شود (بدون هیچ بازتابی در فصل مشترک اول)، از صفحه اول عبور می‌کند، از فصل مشترک دوم خارج می‌شود، وارد صفحه دوم شده و از آن عبور می‌کند، و در نهایت صفحه دوم را ترک می‌کند. علاوه بر این، هر اختلاف فازی که با عبور از صفحه اول ایجاد شده باشد می‌تواند با عبور از صفحه دوم کاهش یافته و حتی حذف شود. اگر نسبت دو ضخامت d1 / d 2 = n2 / n1 باشد، آنگاه اختلاف فاز کل بین وجه جلویی و پشتی صفر است. این نشان می‌دهد که چگونه صفحه NIM در فرکانس‌های انتخاب‌شده به عنوان یک جبران‌کننده فاز عمل می‌کند. توجه به این نکته مهم است که این فرآیند جبران فاز فقط به نسبت d1 / d 2 بستگی دارد نه به ضخامت d1 + d1. بنابراین، d1 + d1 می‌تواند هر مقدار باشد، تا زمانی که این نسبت شرط فوق را برآورده کند. در نهایت، حتی با وجود این ساختار دولایه، موجی که از این ساختار عبور می‌کند اختلاف فاز را تجربه نخواهد کرد. تشدیدگرهای حفره‌ای یک‌بعدی فشرده زیرطول‌موج با استفاده از فراماده‌ها جبران‌کننده فاز توصیف‌شده در بالا را می‌توان برای مفهوم‌سازی امکان طراحی یک تشدیدگر حفره‌ای یک‌بعدی فشرده به کار برد. ساختار دو لایه فوق به عنوان دو بازتاب‌کننده کامل، یا به عبارت دیگر، دو صفحه هادی کامل اعمال می‌شود. بنابراین، در اصل، می‌توان یک تشدیدگر حفره‌ای نازک زیرطول‌موج برای یک فرکانس معین داشت، اگر در این فرکانس لایه دوم به عنوان یک فراماده با تراوایی و تراوایی مغناطیسی منفی عمل کند و نسبت با مقادیر صحیح مرتبط باشد. حفره از نظر مفهومی می‌تواند نازک باشد و در عین حال تشدید کند، تا زمانی که نسبت ضخامت‌ها برقرار باشد. این، در اصل، می‌تواند امکان تشدیدگرهای حفره‌ای زیرطول‌موج، نازک و فشرده را فراهم کند. تشدیدگر حفره‌ای مینیاتوری با استفاده از FSS فراماده‌های مبتنی بر سطح فرکانس‌گزین (FSS) از پیکربندی‌های مداری LC معادل استفاده می‌کنند. استفاده از FSS در یک حفره امکان مینیاتوری‌سازی، کاهش فرکانس تشدید، کاهش فرکانس قطع و گذار نرم از موج سریع به موج کند در یک پیکربندی موج‌بر را فراهم می‌کند. حفره‌های مبتنی بر فراماده مرکب به عنوان یک کاربرد LHM، چهار حفره مختلف که در رژیم مایکروویو عمل می‌کنند، ساخته شد و به صورت تجربی مشاهده و توصیف شد. صفحه زمین فراماده‌ای انتشار مود نشتی با صفحه زمین فراماده‌ای یک دوقطبی مغناطیسی روی صفحه زمین فراماده‌ای (صفحه) قرار داده شد. فراماده‌ها یا پارامترهای سازنده‌ای دارند که هر دو منفی هستند، یا تراوایی منفی یا تراوایی مغناطیسی منفی دارند. ویژگی‌های پاشندگی و تابش امواج نشتی پشتیبانی‌شده توسط این صفحات فراماده، به ترتیب مورد بررسی قرار گرفت. ۴۰۱ مدارهای سلول واحد را نشان می‌دهد که به صورت متناوب در طول میکرواستریپ ترکیب شده‌اند. ۴۰۳ اتصال‌های T بین خازن‌ها هستند که خطوط تاخیر القاگر مارپیچ (۴۰۴) را به ۴۰۱ متصل می‌کنند. سامانه‌های آرایه فازی و آنتن‌های مورد استفاده در چنین سامانه‌هایی در حوزه‌هایی مانند مخابرات و کاربردهای رادار به خوبی شناخته شده هستند. به طور کلی، سامانه‌های آرایه فازی با بازسازی منسجم سیگنال‌ها در کل آرایه با استفاده از عناصر مداری برای جبران اختلاف فاز نسبی و تاخیرهای زمانی کار می‌کنند. آنتن آرایه فازی ثبت‌اختراع شده در سال ۲۰۰۴، یک سامانه آنتن آرایه فازی در کاربردهای رادار خودرو مفید است. با استفاده از NIMها به عنوان یک لنز دوکاو برای متمرکز کردن امواج مایکروویو، اندازه لوب‌های کناری آنتن کاهش می‌یابد. علاوه بر این، دامنه سیگنال در سراسر خطوط انتقال میکرواستریپ با معلق نگه داشتن آن‌ها در فاصله‌ای از پیش تعیین‌شده از صفحه زمین افزایش می‌یابد. تلفات دی‌الکتریک سیگنال به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد که باعث کاهش تضعیف سیگنال می‌شود. این سامانه برای تقویت عملکرد مدار مجتمع مایکروویو یکپارچه (MMIC)، در کنار سایر مزایا طراحی شده است. یک لنز فراماده، متشکل از یک آرایه سیم نازک، سیگنال‌های ارسالی یا دریافتی را بین خط و عناصر فرستنده / گیرنده متمرکز می‌کند. لنز همچنین به عنوان یک دستگاه ورودی عمل می‌کند و شامل تعدادی سلول واحد تناوبی است که در طول خط قرار گرفته‌اند. لنز از خطوط متعددی با ساختار یکسان تشکیل شده است؛ یک چندتایی از سلول‌های واحد تناوبی. سلول‌های واحد تناوبی از چندین جزء الکتریکی ساخته شده‌اند؛ خازن‌ها و القاگرها به عنوان اجزای چندین مدار با عناصر توزیع‌شده. این فراماده یک عنصر انتقال رسانا، یک زیرلایه شامل حداقل یک صفحه زمین اول برای اتصال به زمین عنصر انتقال، چندین مدار سلول واحد که به صورت متناوب در طول عنصر انتقال ترکیب شده‌اند و حداقل یک وایا برای اتصال الکتریکی عنصر انتقال به حداقل صفحه زمین اول را در بر می‌گیرد. همچنین شامل وسیله‌ای برای معلق نگه داشتن این عنصر انتقال در فاصله‌ای از پیش تعیین‌شده از زیرلایه به گونه‌ای است که عنصر انتقال در فاصله دوم از پیش تعیین‌شده‌ای از صفحه زمین قرار گیرد. موج‌برها و دستگاه‌های پراکنده‌ساز ENG و MNG این ساختار برای استفاده در هدایت موج یا پراکندگی امواج طراحی شده است. در حالی که جاذب‌های متعارف می‌توانند سه اینچ ضخامت داشته باشند، فراماده‌ها می‌توانند در محدوده میلی‌متری باشند — به ضخامت ۲ میلی‌متر (۰.۰۷۸ اینچ). | ## جمع‌بندی | شبکه‌های خط انتقال مایکروویو برای رسانه‌های موج پس‌رو و کاهش پراکندگی تابش توان از طریق هوا NTIA کتابچه مقررات و رویه‌های مدیریت فرکانس رادیویی فدرال.