抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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新しい電磁現象を発見し,最先端の機能回路とアンテナ[1],[2]を発見するために,非相反メタ材料を研究した。非相反メタ材料を用いることにより,伝搬方向に関係なく波動ガイド構造に沿った一方向波数ベクトルを得ることができる。このような非eciprocalメタ材料に基づく伝送線路共振器は共振周波数が共振器のサイズに依存しないというユニークな特性を示し,場プロファイルは均一な大きさと線形に変化する位相分布を持ち,擬似進行波共振器[3]と呼ばれる。さらに,共振器に沿った場の位相勾配は,共振条件下での線の非相反性を変えることにより任意に変化させることができ,高効率ビーム走査漏れ波アンテナ[4]と偏波スイッチ可能円偏光アンテナに実装される。しかし,ほとんどの位相シフト非相反メタ材料は,強い永久磁石または巨大サイズの電磁石の助けを借りて,かなり大きい印加dc磁場でも比較的小さな大きさの非相反性をもたらし,実用化のためのビームステアリングアンテナへの利用可能性と応用を制限する。アンテナ応用のためにより広いステアリングビーム角度を作るか,またはdc磁場の大きさを減らすために,強化された非相反性が不可欠である。最近,通常磁化されたフェライト系メタ材料に対する位相シフト非相反性を解析的に定式化し,この現象が二つの因子の積により記述されることを示した。一つは,ジャイロ磁気特性を決定するPage透磁率テンソルにおける非対角成分に対応する。もう一つの因子は,中心[5],[6]において通常磁化されたフェライト棒埋め込みマイクロストリップ線路にスタブを周期的に非対称に挿入することによって実現される幾何学的非対称性である。これまでに,以前のメタ材料に周期的に挿入されたシャントスタブが,スタブ性能に及ぼすdc磁場の影響を避けるために,非磁性誘電体基板上に構築された。しかしながら,誘電体基板上に構築された静電容量スタブは,隣接スタブ間の結合を被り,位相シフト非相反性の強化の原因となる。本論文では,Fig1で示されるように,ストリップ端の片側に通常磁化されたフェライト基板上に構成された櫛型周期開放スタブを装荷したメタマテリアル線における位相シフト非相反性に対する新しい増強技術を提案した。構成において,エッジ誘導モード[7]を励起し,各スタブに沿ってジグザグ伝搬を引き起こした。この機構は一つの伝搬方向に対して長い距離に対応する。この状況は隣接スタブ間の結合を低減することにより実現される。ストリップエッジの他の側では,誘導スタブを周期的に挿入して負の実効誘電率を実現し,伝搬の反対方向における伝搬距離を低減した。容量性および誘導性スタブ挿入の組合せは,非相反性の増強をもたらす。フェライト材料として多結晶イットリウム鉄ガーネットを用いた。プロトタイプ回路の構成パラメータは以下の通りである。フェライトと誘電体基板の厚さは共に0.8mmであり,フェライトと誘電体基板の誘電率はそれぞれ15と2.6であった。中心ストリップの幅は2mmである。容量スタブの長さと幅は,それぞれ2mmと0.8mmである。単位セル長は1.9mmである。図2では,シミュレーションおよび測定した位相シフト非相反性Δβを,5個の単位セルに対するSパラメータから抽出し,動作周波数および外部印加dc磁場の関数としてプロットした。実験結果は数値シミュレーション結果と良く一致した。この構成における±15度のビーム掃引は±26mTの外部dc磁場に対する非相反性に対応し,これは以前の非相反メタ材料に必要な100mTの典型的値と比較して約4分の1である。したがって,非相反性に要求される印加dc磁場の低減は,実用化のためのメタ材料とビームステアリングアンテナの調整可能な非相反性の実現を開くであろう。Copyright 2018 The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
