HALF-WAVE DIPOLE WITH AN ACTIVE REFLECTOR BASED ON OPTO-CONTROLLED METAMATERIAL
Authors: Ищенко Е.А. , Пастернак Ю.Г. , Пендюрин В.А. , Фёдоров С.М. 
Published: October 2021

Для обеспечения радиосвязи применяются различные конструкции антенн, которые могут обладать всенаправленными или узконаправленными диаграммами направленности, при этом наибольшей защитой канала связи от помех и от перехвата обладают направленные антенны. Но их недостатком является то, что для обеспечения связи во всех направлениях требуется или установка группы антенн, или использование поворотных платформ, которые ухудшают показатели надежности системы, а также усложняют ее. Поэтому, как правило, для обеспечения связи применяют всенаправленные антенны, которые имеют диаграмму направленности в виде тороида. Недостаткaми таких антенн являются малый коэффициент направленного действия, а также прием большого числа шумов, что усложняет последующую обработку сигналов. Предлагается конструкция дипольной антенны, помещенной в активный метаматериал, с возможностью формирования луча путем коммутации слоев конструкции, что формирует динамически перестраиваемые рефлекторы. Получаемые в процессе функционирования системы диаграммы направленности обладают высокими значениями КНД, а также высокой помехозащищённостью и защитой от перехвата ввиду направленных свойств. Была получена конструкция антенны, помещенная в кубическую структуру активного метаматериала, с возможностью коммутации проводников с использованием pin-диодов или МЭМС-коммутаторов, что позволяет обеспечить быстрое переключение режимов работы устройства, формирование направленного луча и обеспечение помехозащищенной и защищенной от перехвата связи
To ensure radio communication, various antenna designs are used, which can have omnidirectional or narrowly directional radiation patterns, while directional antennas have the greatest protection of the communication channel from interference and interception. However, their disadvantage is that to ensure communication in all directions, either the installation of a group of antennas or the use of turntables are required, which degrade the reliability of the system, as well as complicate it. Therefore, as a rule, to provide communication, omnidirectional antennas are used, which have a radiation pattern in the form of a toroid. The disadvantage of such antennas is, as a rule, a small directional coefficient, as well as the reception of a large number of noises, which complicates the subsequent signal processing. In this work, we propose a design of a dipole antenna placed in an active metamaterial with the possibility of forming a beam by switching the layers of the structure, which forms dynamically tunable reflectors. Directional patterns obtained in the course of system operation have high directivity values, as well as high noise immunity and protection against interception due to directional properties. As a result of the study, we obtained an antenna design, placed in a cubic structure of an active metamaterial with the possibility of switching conductors using pin diodes or MEMS switches, which allows for fast switching of device operating modes, formation of a directed beam and providing noise-immune and interception-proof communication