본 논문에서는 유전율($\varepsilon'$)과 투자율($\mu'$)이 양수인 double-positive (DPS) 물질에서 정의된 전파 상수를 epsilon-negative(ENG) 물질 (${\varepsilon}'<0,\;{\mu}'>0$), mu-negative (MNG) 물질 (${\varepsilon}'>0,\;{\mu}'<0$), 그리고 double-negative (DNG) 물질 (${\varepsilon}'<0,\;{\mu}'<0$)으로 확장하여 유도하였다. 이와 함께 유전율 손실(${\varepsilon}"$)과 투자율 손실(${\mu}"$)이 전파 상수에 미치는 영향을 분석하여 이 물질에서 전파가 right-handed (RH) 혹은 left-handed (LH)로 동작하는지를 규명하였다. DPS와 DNG 물질은 ${\varepsilon}"$와 ${\mu}"$의 값에 상관없이 각각 RH 그리고 LH 매질로 동작한다. 반면 ENG와 MNG 물질은 (${\varepsilon}'{\mu}"+{\varepsilon}"{\mu}'$)의 부호가 양수이면 RH, 음수이면 LH 매질로 동작하는 특이한 특성을 가진다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제12권1호
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pp.26-31
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2012
We have proposed a metamaterial lens that enables sub-wavelength focusing, which is shorter than an operating wavelength. Our lens is a two dimensional array of a unit cell consisting of a metallic dual-plate printed on a dielectric substrate. The unique dual-plate structure provides negativeness both in permittivity and permeability, with no help from conventional additional structures, which are normally printed on the opposite of metallic patterns. Therefore, we can focus a source (or an image) in a tiny distance shorter than the free space wavelength (${\lambda}$) at the frequencies of interest. Furthermore, since the proposed geometry does not need separate supplementary structures to acquire negative permittivity or permeability, our lens is much simpler than conventional metamaterial lenses, which is a strong point in practical applications. We have validated sub-wavelength focusing ability in a 6 GHz frequency band through an experiment of near field scanning, which provided the width of about 0.19 ${\lambda}$ at a half maximum of a peak value of an measured image. The width of the focused image through the lens is more than 4 times shorter than that without the lens, which confirms the validity of our design approach.
본 논문에서는 4개의 ELC 공진기 구조를 사용하여 메타 흡수체 구조의 단위 셀을 설계하였다. 제안된 구조의 단위 셀의 크기는 $9mm{\times}9mm{\times}2mm$ 이다. 메타 흡수체의 대역폭 확장을 위하여 흡수체 단위 셀은 서로 다른 크기를 갖는 2 쌍의 ECL가 사용되었다. 제안된 흡수체는 전계가 ELC 갭에 수평하게 여기되고 자계가 단위 셀 면에 수직으로 여기 될 경우에 음의 유전율과 음의 투자율 특성을 나타낸다. 제안된 단위 셀은 8.53 GHz, 9.08 GHz에서 공진을 하며 각 주파수에서 90%이상의 흡수율을 갖는다.
본 논문에서는 확장된 대역폭을 갖는 소형 epsilon negative(ENG) zeroth-order resonance(ZOR) 안테나를 제안하였다. 대역폭을 유지하고 ENG ZOR 안테나의 면적을 줄이기 위해서 안테나 패치 위에 패턴을 새겼고 meandered via를 삽입함으로써 매우 큰 병렬 인덕턴스를 발생시켰다. 동일한 면적, 공진 주파수에서 동작하는 ENG ZOR 안테나에 직선 via 대신 meandered via를 삽입하게 되면 유효 유전율의 분포의 기울기가 공진 주파수 근방에서 더 낮아지고 따라서 대역폭은 넓어진다. 결과적으로 제안한 meandered via를 가진 ENG ZOR 안테나는 직선 via를 가진 나선 구조 ENG ZOR 안테나와 동일한 면적을 가짐에도 불구하고 1.38배의 대역폭을 가지고 있는 것을 확인하였다. 또한, meandered via를 가진 ENG ZOR 안테나는 일반적인 mushroom ZOR 안테나보다 64 %의 면적감소를 보였다.
A new planar metamaterial (MTM) with simultaneous negative values of permittivity (${\varepsilon}$) and permeability (${\mu}$) is proposed. Our MTM is composed of two identical copper patterns etched on both sides of dielectric laminate, which is very thin and easy to fabricate. Unlike conventional MTMs, the proposed structure shows a negative refractive index (NRI) behavior with respect to a normally incident wave. To explain the underlying principle of the NRI characteristics, an equivalent resonant circuit model based on surface current density distribution is investigated. An eigenmode analysis and a three-dimensional wave simulation for the stacked MTM prism are also performed to verify the existence of negative refraction. The experimental results from the transmission and reflection measurement ensure the validity of our design approach and show good agreement with the theoretically predicted effective medium parameters.
구형 도파관 기법을 이용하여 다양한 모양을 가진 주기적인 metamaterial (MTM) 셀의 복소 유전율과 투자율을 시뮬레이션으로 추출하였다. 이 도파관은 PEC 벽과 PMC 벽으로 구성된 가상적인 것이고, 고려된 MTM 셀의 모양은 thin wire (TW), single split-ring resonator (SSRR), double SRR (DSRR), modified SRR, 그리고 TW와 DSRR이 결합된 구조이다. TW는 음의 유전율/양의 투자율, SRR은 양의 유전율/음의 투자율, 그리고 TW와 DSRR을 합친 구조는 유전율과 투자율이 동시에 음이 되는 영역이 나타남을 확인하였다. 각 셀의 파라미터에 따른 유전율과 투자율의 변화를 살펴보았다. 추가적인 연구로서 상기 도파관 기법의 단점을 보완하는 시 영역 신호를 이용한 추출 방법을 소개했다.
It is discovered in [7] that a dielectric material is coated by a plasmonic material of negative permittivity with dissipation, then cloaking by anomalous localized resonance may occur as the dissipation tends to zero. In this paper, we investigate numerically the pointwise behavior of the potential in the shell when cloaking by anomalous localized resonance (CALR) occurs. By changing locations a dipole source, we can observe some localizing properties of the potential in the shell.
Linear and nonliear complex permittivities have been measured for amorphous copolymers of vinylidene cyanide (VDCN) with vinyl acetate (VAc), vinyl propionate (VPr), vinyl benzoate (VBz), styrene (St) and methyl methacrylate (MMA). It is found that the third order permittivity ${\varepsilon}_3$ depends upon frequency according to a function ${\Delta}_{{\varepsilon}_3}/(1+i{\omega}{\tau}_^3)$ while the linear permittivity obeys a Debye function ${\Delta}_{{\varepsilon}_1}/(1+i{\omega}{\tau}_1)$. Experimental results are well fitted by the above predicted functions except at low frequencies where dc conduction dominates. The ${\tau}_1$ and ${\tau}_3$ are nearly equal, and depend upon temperature according to a WLF form. The relaxation strength ${\Delta}_{{\varepsilon}_1}$ depends upon comonomers ranging from $130_{{\varepsilon}_0}$(VAc) to $20{{\varepsilon}_0}$(MMA). The ${\Delta}_{{\varepsilon}_3}$ is negative and depends more strongly upon comonomers. Combined knowledge about linear and nonlinear permittivities predicts very large correlation factors which indicates strongly cooperative dipolar motions in those amorphous copolymers.
Linear and nonlinear complex permittivities have been measured for an alternating copolymer of vinylidene cyanide(VSCN) with vinyl propionale(VPr). It is found that the third order permittivity ${\varepsilon}_3$ depends upon frequency according to a function V ${\varepsilon}_3$/ ${1+(j{\omega}{\tau}_3)^{\beta}}^3$ while the linear permittivity ${\varepsilon}_1$obeys a Debye type function ${\nabla}{\varepsilon}_1$/ {1+$(j{\omega}{\tau}_1)^{\beta}$}. Experimental results are well fitled by predicted functions except at low frequency where dc conduction dominates. The relaxation times ${\tau}_1$ and ${\tau}_3$ at same teperature are nealy equal and depend upon temperature according to WLF form. The relaxation strengths ${\nabla}{\varepsilon}_1$ and ${\nabla}{\varepsilon}_3$ have a peak at the vicinity of glass transition temperature (Tg). The strength ${\nabla}{\varepsilon}_1$ has a value of -9 order and ${\nabla}{\varepsilon}_3$ has a negative value of -25 order. The analysis of mechanism by combined knowledge about linear and nonlinear permittivities and dipole moment gives us an imformation of the electrical and thermal dipolar motions in this copolymer.
This paper presents the optimal shape of microelectrode that generates dielectrophoretic(DEP) force to separate particles in homogeneous medium. The principle of the particles sorting is based on the use of the relative strengths of negative DEP (nDEP) and drag forces, as in a general DEP-activated cell sorter (DACS). To numerically calculate the DEP force and drag force, the simulation is implemented in MATLAB 7.0. The properties of particles, which are used in simulation, are similarly selected as those of cells to apply cell separation. The most optimized shape of electrode is selected by numerical simulation according to a variety of electrode shape such as rectangle, trapezoidal, and right-triangle. Through, in addition, parameter study, we found that applied frequency is more significant factor on the separation than various parameters, such as applied voltage and permittivity of medium, that decide on the strength of DEP force.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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