طراحی تغییردهنده فاز فریتی تنظیم‌پذیر مبتنی‌بر فرا مواد

در این مقاله، یک تغییردهنده فاز باند x در قالب موج‌بر مستطیلی معرفی‌شده است. برای بهره‌بردن از خواص فرا مواد در ساختار تغییردهنده‌های فاز، از میله‌های مسی پریودیک پرینت‌شده روی زیر لایه برای ساخت محیطی با نفوذپذیری الکتریکی معادل منفی، eng و به‌وسیله بایاس فریت در مُد غیرعادی برای ایجاد تراوایی مغناطیسی معادل منفی، mng، استفاده‌شده است. با تغییر جریان بایاس تغییردهنده فاز، خواص انتشاری فریت و ثابت انتشار موج عوض‌شده و فاز موج عبوری تغییر می‌یابد که درنتیجه باعث تنظیم‌پذیر بودن تغییردهنده فاز خواهد شد. با توجه ‌به استفاده از فرا مواد در این تغییردهنده فاز و بایاس فریت در مُد غیرعادی، این ساختار ذاتی متحمل تلف عبوری زیادی خواهد بود. یکی از نوآوری‌های عمده‌ی این مقاله، پیشنهاد روشی در طراحی mng بوده که تلف عبوری تغییردهنده فاز فرا ماده را کاهش می‌دهد. به‌علاوه، در این تغییردهنده فاز از مزیت کوچک‌سازی فرا ماده نیز استفاده‌شده، به‌طوری‌که ابعاد بخش موثر در تغییر فاز، در مقایسه با انواع معمولی حدود 12 برابر کاهش‌یافته است. تغذیه این تغییردهنده فاز هم به‌صورت منعطف برای تحریک مُد زوج و فرد طراحی‌شده است. طبق نتایج شبیه‌سازی تمامموج به‌وسیله نرم‌افزار cst ، تغییر فاز ساختار پیشنهادی حدود دو برابر نسبت به تغییردهنده‌های فاز فرا موادی بهبودیافته است.

Tunable, Metamaterial Based Ferrite Phase Shifter Design

In this paper, a rectangular waveguide phase shifter is introduced in X band. In order to benefit the metamaterial properties in this device, cooper wires are periodically printed on the substrate for composing effective electrical negative (ENG) permittivity and, the ferrite slabs are biased extraordinary for obtaining effective magnetic negative (MNG) permeability. By changing the phase shifter’s bias current, electromagnetic properties of ferrite are varied. Therefore, propagation constant of the wave, or in the other words, phase of the propagating wave is shifted, that results in tunable phase shifter design. According to the use of ferrite slabs in the extraordinary bias mode, to compose metamaterial medium, the structure suffers from high insertion loss disadvantage. One of the significant novelties of this paper is reducing the insertion loss which is achieved by MNG design method used in metamaterial phase shifter. Moreover, the proposed phase shifter benefits the miniaturization advantage of metamaterials, such that the phase shifting part of the device is reduced about 12 times regarded to the conventional phase shifters in the same frequency band. Bias circuit of the phase shifter is designed flexibly for both odd and even excitation modes. Also, according to the full wave CST software simulation results, almost twice phase shift of similar metamaterial phase shifters has been achieved.