Инженеры компании NIST вместе с учеными из университета в Аризоне и исследовательского центра Boeing в Сиэтле работают над проектом антенн, содержащих метаматериалы – материалы с новыми, зачастую микроскопическими структурами, обладающими необычными свойствами.
Новые антенны излучают до 95% мощности подводимого радиосигнала, соперничая, таким образом, с полноразмерными антеннами. Стандартная антенна для эффективной работы должна иметь длину равную, как минимум, половине длины волны сигнала. Например, на частоте 300 МГц длина антенны должна быть пол метра. Экспериментальные антенны имеют размер 1/50 длины волны сигнала, и могут быть еще уменьшены в дальнейшем.
Исследовательская группа в последнем прототипе использовала печатный способ изготовления металлической антенны на квадратной медной подложке со стороной менее 65 мм. Антенна подключена к источнику сигнала, а смонтированный на обратной стороне медной подложки «Z-элемент» действует как метаматериал. Элемент выполнен в форме буквы Z из медных полос с катушкой индуктивности в центре между ними (видно на снимке).
«Назначение любой антенны – излучать энергию в свободное пространство» - объясняет Кристофер Холовэй, инженер компании NIST – «но проблема в том, что у малоразмерных по отношению к длине волны антенн большая часть сигнала отражается обратно к источнику. Метаматериалы изменяют поведение малоразмерных антенн так, будто их размеры становятся большими, чем на самом деле. Антенные структуры запасают и переизлучают энергию сигнала». Кристофер Холовэй говорит, что в традиционных антеннах подобного эффекта добиваются добавлением согласующих цепей, которые имеют большие размеры. Системы с метаматериалами можно сделать с очень малыми габаритами. Продолжая интриговать, Кристофер Холовэй сообщил, что такие метаматериалы весьма высокочастотны. Поэтому их можно «на ходу» перестроить на любую желаемую частоту, что невозможно делать с традиционными антеннами.
Z-антенны спроектированы в университете Аризоны, изготовление и испытание выполнялось в исследовательском центре Boeing. Измерения эффективности излучения энергии проведены компанией NIST.
