INFLUENCE OF THE SPATIAL ORIENTATION OF THE CONDUCTING ELEMENTS OF THE COMPOSITE METASURFACE ON THEIR FREQUENCY CHARACTERISTICS AND SCATTERING DIAGRAMS IN THE RF RANGE
Authors: Мазинов А.С. , Фитаев И.Ш. , Болдырев Н.А. 
Published: October 2022

Рассмотрены дифракционные характеристики шахматно-подобных метаповерхностей, состоящих из ячеек с различной ориентацией проводящих резонаторов, сформированных из прямоугольных полосковых линий, симметрично расположенных на диэлектрической подложке размером 18х18 мм. Линейные размеры проводящих метачастиц составляли 4,2 мм, расстояние между ними - 1,7 мм, а расстояние между соседними вертикальными рядами - 5,15 мм. Для диагональной симметрии размеры медных резонаторов остались неизменными, в то время как расстояние между параллельными рядами в них составляло 4,29 мм. Выбор подобной геометрии обусловлен средней частотой исследуемого диапазона - 20,5 ГГц. Для получения экспериментальных данных был использован метод бистатического измерения зависимости уровня отраженного излучения от угла приёмной антенны. Получены частотные характеристики для элементарных симметрий, а также показана динамика изменения диаграмм рассеивания для различных ориентаций разнонаправленных элементов. На выбранных характерных точках, в которых показатель прохождения имел максимальное, среднее и минимальное значения, были обнаружены характерные зависимости величины ослабления основного лепестка отраженной волны от частоты падающего излучения и ориентации проводящих структур метаповерхности. Сравнением частотных характеристик установлено влияние структуры метаповерхности на её выходную диаграмму и определена симметрия, обеспечивающая максимальное рассеивание падающей электромагнитной волны, относительный коэффициент ослабления по мощности которой составил К = 0,23. Результаты работы могут найти применение при разработке стелс-покрытий и пассивных фазированных антенных решеток

In this work, we considered the diffraction characteristics of checkerboard-like metasurfaces consisting of cells with different orientations of conducting resonators formed from rectangular strip lines symmetrically placed on a dielectric substrate of 18x18 mm size. The linear sizes of the conducting metaparticles were 4.2 mm, the distance between them was 1.7 mm, and the distance between adjacent vertical rows was 5.15 mm. For the diagonal symmetry, the dimensions of the copper resonators remained unchanged, while the distance between parallel rows in it was 4.29 mm. The choice of such geometry is due to the average frequency of the studied range - 20.5 GHz. To obtain experimental data, we used the method of bistatic measurement of the dependence of the level of reflected radiation on the angle of the receiving antenna. We obtained frequency characteristics for elementary symmetries, and showed the dynamics of changes in scattering diagrams for different orientations of multidirectional elements. At the selected characteristic points, in which the transmittance had a maximum, average and minimum value, we found the characteristic dependences of the magnitude of attenuation of the main lobe of the reflected wave on the frequency of the incident radiation and the orientation of the conducting structures of the metasurface. By comparing the frequency characteristics, we established the influence of the metasurface structure on its output diagram and determined the symmetry that provides the maximum scattering of the incident electromagnetic wave, the relative power attenuation coefficient of which was K = 0.23. The results of the work can find application in the development of stealth coatings and passive phased antenna arrays