PROGETTO E OTTIMIZZAZIONE DI METAMATERIALI PER APPLICAZIONI NELLE MICROONDE

In this work the design and optimization of an antenna whose performance are improved by metamaterials is proposed. The structure analyzed in this work consist of a planar array of Zero Index Metamaterial (ZIM) fed by a plate-laminated hollow-waveguide corporate-feed slot array antenna. The interest in metamaterials superstrate is given by the fact that metamaterials make a perfect lens and they can focus the signal produced by a radiative system improving its performance. The structure is modelled in CST Microwave Studio®, two types of antennas are analyzed, the first one presents the hollow feed waveguide metalized with a copper film, in the second one instead the feed waveguide is obtained in SIW (Substrate Integrated Waveguide) technology. The effect of the superstrates of ZIM on the antenna are investigated using CST, showing how the metamaterial allow to achieve an improving of the gain and directivity of the antenna in his version composed by 4×4 radiating slot in all the range of frequency analyzed. Instead for the version of the antenna composed by 16×16 radiating slot the improvement introduced by the metamaterial superstrate cannot justify the use of the structure and request a further sweep of the lens distances.

In questo lavoro è proposta la progettazione e l'ottimizzazione di un'antenna le cui prestazioni sono migliorate attraverso i metamateriali. La struttura analizzata si compone di un array planare di Zero Index Metamaterial (ZIM) alimentata attraverso una plate-laminated hollow-waveguide corporate-feed slot array antenna. L'interesse suscitato dai metamateriali is legato al fatto che essi permettono la costruzione di lenti perfette che possono focalizzare il segnale prodotto da un sistema radiante migliorando le sue prestazioni. La struttura è progettata in CST Microwave Studio®, sono analizzate due varianti dell'antenna, nella prima la guida d'onda di alimentazione è metallizzata con un film in rame, nella seconda invece la guida d'onda di alimentazione è progettata in tecnlogia SIW (Substrate Integrated Waveguide). l'Effetto del superstrato ZIM sull'antenna è analizzato utilizzando il software CST, in particolare si mostra come il metamateriale permetta di ottenere un aumento del guadagno e della direttività della variante dell'antenna con 4x4 slot radianti su tutto l'intervallo di frequenze analizzato. Per la variante dell'antenna con 16x16 slot radianti i miglioramenti introdotti dal superstrato di metamateriale non giustificano l'utilizzo della struttura richiedendo ulteriori analisi al variare della distanza tra le lenti.