Carbon-Based Composite Microwave Antennas

Abstract

Applications of metamaterials to microwave antennas are reviewed over the past decade. The manufacturing of microwave antennas using graphene-containing carbon composite materials was developed and prototypes of dipole and horn antennas made from such materials were created. The radiation properties of the designed antennas and their metal analogs were measured and compared. The standing wave ratios, the radiation patterns and the amplitude-frequency characteristics were analyzed for horn antennas at frequencies 1.6 GHz and 5 GHz and for dipole antennas in the frequency range 0.2–0.6 GHz. The polarization characteristics of the horn antennas were studied. The effects of different carbon composite materials’ structures (fiber or fabric) on the antennas’ parameters were estimated. It is shown that antennas made from graphene-containing composite materials are able to operate efficiently and exhibit almost the same radiation properties as conventional metal antennas of the same geometry and size. However, the carbon-based antennas have much smaller weights and enhanced stability in a wide range of temperatures. In the future, such antennas should replace the conventional ones for many applications, especially for the excitation and reception of electromagnetic waves in space plasmas.

Applications of Electromagnetic Waves: Present and Future

“…In addition, spurlines are introduced at the input and output ports to produce another TZ to further enhance the stopband performance. In [20], first applications of metamaterials to microwave antennas are reviewed over the past decade. Then, the manufacturing of microwave antennas using graphene-containing carbon composite materials has been developed and prototypes of dipole and horn antennas made from such materials have been created and studied.…”

О Влиянии Анизотропной Проводимости Углекомпозитных Материалов На Параметры Рупорной Антенны C-Диапазона

“…Был предложен способ создания рупорных УКМ антенн [15] и исследованы основные характеристики излучения рупорной антенны L-диапазона [16]. Затем были изготовлены дипольные и рупорные антенны на частоты от 0.2 до 5 GHz, и исследованы их электромагнитные характеристики [17,18]. Показано, что основные параметры УКМ антенн (коэффициент стоячей волны -КСВ, диаграмма направленности -ДН и коэффициент усиления -КУ) практически совпадают с аналогичными параметрами их металлических аналогов.…”

“…Поскольку параметры (КСВ, КУ и ДН) металлических и УКМ антенн в пределах ошибок измерений совпадали [18], для выявления влияния возможной анизотропии проводимости стенок волновода на параметры рупорных антенн были исследованы поляризационные характеристики антенн L-и C-диапазонов (1.6 и 5 GHz). Антенны этих диапазонов частот широко используются при радиоастрономических исследованиях, а также в качестве самолетных.…”

Heterogeneous radio absorbing composite materials based on powdered charcoals for electronic devices protection from the electromagnetic radiation impact

“…Введение. Защита приборов электронной техники от воздействия электромагнитных помех -задача, решаемая для нужд практической деятельности в рамках таких направлений, как: разработка радиоизмерительной аппаратуры (обеспечение требуемых характеристик измерительных антенн и/или заданного уровня собственных электромагнитных шумов разрабатываемой аппаратуры) [1,2]; проведение радиоизмерений (снижение вероятности возникновения случайной погрешности измерений, обусловленной изменениями уровней электромагнитного фона в помещениях, где проводятся измерения) [3,4]; создание летательных аппаратов и электромобилей (формирование условий для электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры) [5][6][7]; обеспечение информационной безопасности (поддержание целостности информации, обрабатываемой средствами вычислительной техники, или информационных сигналов, передаваемых по каналам связи, как проводным, так и беспроводным) [8][9][10].…”

“…В настоящее время для создания радиопоглощающих материалов широко используются углеродосодержащие компоненты (графит, графен, углеродные нанотрубки) [1,2,[14][15][16][17][18]. Это связано с тем, что такие материалы обеспечивают высокий уровень потерь энергии взаимодействующего с ними электромагнитного излучения в широком диапазоне частот.…”