Infocommunications and Radio Technologies

ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

2587-9936

69649

10.29039/2587-9936.2023.06.4.29

Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2)

ELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONS (2.2)

Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2)

Investigation of the Permeability and Refraction of a Plane-Polarized EMW Interacting with a Dielectric Chiral Medium

Исследование проницаемости и преломления плоскополяризованной ЭМВ при взаимодействии с диэлектрической киральной средой

Малышев

Игорь Владимирович

Malyshev

Igor V.

ivmalyshev@sfedu.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Паршина

Наталья Валерьевна

Parshina

Natalia V.

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Дубченко

Никита Иванович

Dubchenko

Nikita I.

Южный федеральный университет Таганрог Россия Southern Federal University Taganrog Russian Federation

12 09 2023

6 4 386 397 08 09 2023 06 09 2023

https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/69649/view

На основе рассмотрений известных соотношений Максвелла и Максвелла — Гарнетта для диэлектрических подложек, представленных в виде объемного диэлектрика (сплава) с распределенными в нем кирально-связанными объемными структурами (например, лево- и правозакрученными спиралями), предложены два алгоритма определения основных связанных друг с другом параметров: коэффициента киральности, концентрации киральных частиц и диэлектрических проницаемостей. Первая часть работы имеет теоретический характер и ориентирована относительно микроволнового частотного диапазона. Во второй части работы приводится способ нахождения коэффициента преломления Е-плоскополяризованной ЭМВ при ее прохождении через киральную среду. При этом используется оригинальный метод, основанный на связи коэффициента киральности с углом поворота волны, прошедшей через данную среду с заданными электрофизическими параметрами.

Based on consideration of the well-known Maxwell and Maxwell–Garnett relations for dielectric substrates, presented in the form of a bulk dielectric (alloy) with chirally-coupled bulk structures distributed in it (for example, left-handed and right-handed spirals), two algorithms are proposed, determining the main connected with each other parameters of the chirality coefficient, concentration of chiral particles and permittivities. This part of the work is of a theoretical nature and is considered in relation to the microwave frequency range. In the second part of the work, a method is given for finding the refractive index of a plane-polarized EMW as it passes through a chiral medium. In this case, an original method is used, based on the relationship between the chirality coefficient and the angle of rotation of a wave that has passed through a given medium with given electrophysical parameters.

диэлектрические подложки кирально-связанные структуры коэффициент киральности коэффициенты отражения и преломления уравнения Максвелла — Гарнетта рупорная антенна круговая поляризация

dielectric substrates chirally coupled structures chirality coefficient reflection and refraction coefficients Maxwell–Garnett equations horn antenna circular polarization

Осипов О. В., Аралкин М. В. Дементьев А. В. Использование моделей Максвелла - Гарнетта и Бруггемана для описания гетерогенности кирального метаматериала на основе гаммадионов // Инфокоммуникационные технологии. 2020. T. 18, № 4. С. 391-402.

M. V. Aralkin, A. N. Dementyev, and O. V. Osipov, “The Using of Maxwell-Garnett and Bruggman Models to Describe Heterogeneity of a Chiral Metamaterial Based on Gammadions,” Infokommunikacionnye Tehnologii, vol. 18, no. 4, pp. 391-402, 2020. (In Russ.).

Малышев И. В., Паршина Н. В., Червяков Г. Г. Распространение ЭМВ в биизотропных средах с равномерным распределением концентрации дисперсных частиц // Специальная техника. 2015. № 1. С. 27-28.

I. V. Malyshev, N. V. Parshina, and G. G. Chervyakov, Electromagnetic Wave Propagation in Bi-Isotropic Media with Uniform Distribution of Dispersed Particles Concentration,” Spetsial’naya Tekhnika, no. 1, pp. 41-43, 2015. (In Russ.).

Малышев И. В., Паршина Н. В., Осадчий Е. Н. Определение электрофизических параметров спиралевидных включений в диэлектрическую среду для обеспечения киральных свойств // Инженерный вестник Дона. 2020. № 12. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n12y2020/6713

I. V. Malyshev, N. V. Parshina, and E. N. Osadchiy, “Determination of the electrophysical parameters of spiral inclusions in a dielectric medium to ensure chiral properties,” Inzhenernyy Vestnik Dona, no. 12, 2020. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n12y2020/6713. (In Russ.).

Малышев И. В., Паршина Н. В. Способ нахождения параметра киральности среды на основе анализа материальных уравнений // Инженерный вестник Дона. 2021. № 12. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_34__12_Malyshev_Parshina.pdf_ea55a5fc71.pdf

I. V. Malyshev and N. V. Parshina, “A method for finding the chirality parameter of a medium based on the analysis of material equations,” Inzhenernyy Vestnik Dona, 2021. № 12. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_34__12_Malyshev_Parshina.pdf_ea55a5fc71.pdf. (In Russ.).

Осипов О. В., Почепцов А. О., Юрасов В. И. Киральный метаматериал для частотно-селективной концентрации энергии сверхвысокочастотного излучения // Инфокоммуникационные технологии. 2014. Т. 12, № 4. С. 76-82.

O. V. Osipov, A. O. Pochepcov, and V. I. Yurasov, “Chiral Metamaterials for Frequency Selective Concentration Microwave Energy,” Infokommunikacionnye Tehnologii, vol. 12, no. 4, pp. 76-82, 2014. (In Russ.).

Клюев Д. С., Кубанов В. П., Осипов О. В., Почепцов А. О., Резепова Е. С. Исследование электромагнитных характеристик кирального метаматериала на основе идеально проводящих элементов в виде взаимно ортогональных спиралей // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2017. Т. 20, № 1. С. 4-10.

D. S. Klyuev, V. P. Kubanov, O. V. Osipov, A. O. Pochepcov, and E. S. Rezepova, “Research of electromagnetic characteristics of chiral metamaterial based on the thin-wire perfectly conducting elements consisting of mutually orthogonal helices,” Physics of Wave Processes and Radio Systems, vol. 20, no. 1, pp. 4-10, 2017. (In Russ.).

Malyshev I. V., Parshina N. V. The method of definition the electrophysical parameters of spiral inclusions in chiral metamaterials. In : 2020 International conference оn “Physics and mechanics of new materials and their applications” (PHENMA 2020). Kitakyushu, Japan, 2021. С. 173-174.

I. V. Malyshev and N. V. Parshina, “The method of definition the electrophysical parameters of spiral inclusions in chiral metamaterials,” in : 2020 International conference on “Physics and mechanics of new materials and their applications” (PHENMA 2020), Kitakyushu, Japan, pp. 173-174, 2021.

Sihvola A., Lindell I., Oksanen M., Hujanen F. Broadband Microwave Measurements and Analysis of Artificial Chiral Materials. In : 1994 24th European Microwave Conference, IEEE. 1994. Т. 6, № 2. С. 378-383.

A. Sihvola, I. Lindell, M. Oksanen, and F. Hujanen, “Broadband Microwave Measurements and Analysis of Artificial Chiral Materials,” 1994 24th European Microwave Conference, IEEE, vol. 1, pp. 378-383, 1994, doi: 10.1109/euma.1994.337238.

Третьяков С. А. Электродинамика сложных сред : киральные, биизотропные и некоторые бианизотропные материалы // Радиотехника и электроника. 1994. Т. 39, № 10. С. 1457-1470.

S. A. Tret’yakov, “Electrodynamics of complex media - chiral, biisotropic, and some bianisotropic materials,” Radiotekhnika i Ehlektronika, vol. 39, no. 10, pp. 1457-1470, 1994. (In Russ.).

10.

Патент RU 2418292C1, МПК G01N 23/02(2006.01). Способ определения параметра киральности искусственных киральных сред. Волобуев А. Н., Осипов О. В., Панфёрова Т. А. Заявл. 22. 03.2010, № 2010110767/07, Опубл. 10.05.2011, Бюл. № 13.

A. N. Volobuev, O. V. Osipov, and T. A. Panferova, “Method for determining the chirality parameter of artificial chiral media,” Patent RU 2418292C1, May 10, 2011. (In Russ.).