معرفی ساختارهای جدید متامتریال و طراحی و ساخت یک آنتن نوین متامتریالی با هدف کوچک سازی و بهبود عملکرد

در این پایان نامه دو ساختار متامتریال سه بعدی در فرکانس های تراهرتز طراحی شده و سپس پارامترهای الکترومغناطیسی آن ها استخراج گشته است. از آنجا که ساختارهای سه بعدی دارای ضخامت موثر بیشتری می باشند و امکان خطا در استخراج پارامترهای آن ها از طریق تئوری محیط موثر، با فرض ساختار به عنوان یک محیط همگن وجود دارد، فرایندی بر مبنای اصل علیت برای بازیابی مقادیر دقیق پارامترهای الکترومغناطیسی، مورد استفاده قرار گرفته است. صحت فرایند به کار گرفته شده با بازیابی ضریب شکست دقیق یک مکعب پلی آمید همگن به دست آمده است. ساختارهای متامتریالی سه بعدی پیشنهادی می توانند در فرکانس های تراهرتز از خود ضریب شکست منفی نشان دهند. در بخش بعدی پایان نامه به طراحی، آنالیز، ساخت و تست یک جاذب متامتریالی پرداخته شده است. برای طراحی این جاذب از یک ساختار چلیپایی استفاده شده است. جاذب متامتریالی پیشنهادی دارای دو باند جذب موج الکترومغناطیسی می-باشد و مکانیسم آن بر اساس تئوری تداخل بررسی، محاسبه و شرح داده شده است. نمودار های نرخ جذب بر اساس شبیه سازی ، محاسبات عددی و اندازه گیری تجربی بر یک دیگر منطبق می باشند. در بخش پایانی به طراحی یک آنتن متامتریالی تک قطبی با عملکرد چند باندی پرداخته شده است. آنتن پیشنهاد شده دارای یک پچ با ساختار پیچ خورده است که با یک سلول واحد متامتریالی crlh بار شده است. بار متامتریالی می تواند به طور موثری تطبیق امپدانس آنتن پیشنهادی را بهبود ببخشد. همچنین آنتن پیشنهادی دارای ابعاد کوچکی در مقایسه با طول موج کوچکترین فرکانس رزونانس آنتن است. این آنتن دارای پترن جهت داری می باشد که بسته به باند فرکانسی، در سه جهت اصلی مختلف تشعشع می نماید و همچنین دارای مقادیر بهره و مقادیر بازدهی بالایی می باشد. یک نمونه ی عملی از آنتن متامتریالی پیشنهادی ساخته و تست شده است. نتایج حاصل از اندازه گیری با شبیه سازی ها از تطابق مطلوبی برخوردار است. در این پایان نامه تمامی شبیه سازی های کامپیوتری با استفاده از نرم افزار cst، تمامی محاسبات عددی با استفاده از matlab و تمامی اندازه گیری های تجربی در آزمایشگاه آنتن و مایکروویو شمال غرب کشور در دانشگاه ارومیه انجام پذیرفته است.