Изучение и характеризация радиочастотных устройств, изготовленных с помощью аддитивных технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Худыкин Антон Алексеевич

• Худыкин Антон Алексеевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Худыкин Антон Алексеевич

Оглавление

Введение

Глава 1 Обзор радиочастотных устройств, методов изготовления и расчёта антенных устройств

1.1. Роль аддитивных технологий в системах телекоммуникаций

1.2. Обзор и динамика развития рынка аддитивных технологий в системах телекоммуникаций

1.3. Методы расчёта антенных устройств

1.3.1. Метод конечных разностей во временной области

1.3.2. Метод конечных элементов

1.3.3. Метод моментов

1.4. Краткий обзор и сравнение основных методов производства антенных устройств

1.4.1. Механические методы

1.4.2. Химические методы

1.4.3. Альтернативные методы изготовления антенн

1.4.4. Аддитивные технологии для изготовления волноведущих структур

1.5. Коммерческие производители, использующие аддитивные технологии при производстве антенн

1.6. Сравнение методов изготовления антенных устройств

1.6.1. Сравнение антенн, изготовленных с помощью травления и антенн, изготовленных с помощью аддитивных технологий

1.6.2. Сравнение антенн, изготовленных с помощью фрезерования и с применением аддитивных технологий

1.7. Выводы по первой главе

Глава 2 Разработка антенных устройств и радиочастотных меток на основе

аддитивных технологий

2.1 Сущность метода изготовления антенных устройств с помощью аддитивных технологий

2.2 3D-печать на металле с помощью выжигания пластикового каркаса

2.2.1 Квази-печать металлом

2.2.2 Электромагнитные характеристики 3D-печатных конструкций

2.3 Выводы по второй главе

Глава 3. Биоразлагаемая радиочастотная метка на основе Я^ГО для обнаружения электрических малых объектов

3.1 Геометрия и дизайн ЯЛЮ метки

3.2 Электродинамические характеристики сенсоров

3.3 Выводы по третьей главе

Глава 4 Фазированные-антенные решетки, изготовленные с помощью аддитивных технологий

4.1 Изготовление фазированных антенных решеток с помощью аддитивных технологий

4.1.1 Пример изготовления антенной решетки с помощью аддитивных технологий

4.1.2 Моделирование антенной решетки

4.2 Компактная антенная решетка с высоким коэффициентом усиления изготовленная с помощью аддитивных технологий

4.2.1 Конструкция АР

4.2.2 Изготовление АР

4.2.3 Оценка параметров и характеристик АР

4.3 Выводы по четвертой главе

Заключение

Список литературы

Список использованных сокращений

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение и характеризация радиочастотных устройств, изготовленных с помощью аддитивных технологий»

Актуальность

Современные технологии беспроводной связи активно развиваются на протяжении последних десятилетий и, как результат, имеют широкий спектр применений [1-3]. Кроме того, при развитии телекоммуникационных систем увеличивается рабочая частота (уменьшается рабочая длинна волны), что приводит к соответствующему уменьшению пространственных размеров используемых излучающих элементов, например, вследствие уменьшения апертуры антенны. Так, наиболее бурное развитие началось в начале 1990-х годов, когда при появлении сотовых телефонов, начали повсеместно внедряться и использоваться системы беспроводной связи стандартов второго поколения (2G) [4]. Дальнейшее развитие технологий и производственного сектора привело к увеличению спроса на передачу возросших объемов информации различного содержания и последующего внедрения уже в наши дни систем следующих поколений, таких как 5G [5]. Стоит отметить, что пропускная способность таких сетей может доходить до пиковых скоростей около 10 гбит/с [6].

Однако, появление умных производственных линий и автоматизированных манипуляторов, работающих, например, с телом человека (автоматизированные операции), дальнейшее развитие Интернета Вещей (IoT), предъявляют требования к большему трафику данных. Для технологий IoT характерен непрерывный информационный обмен между большим количеством устройств, для которых уже не хватает возможностей существующих телекоммуникационных систем стандартов 3G и 4G [7], а в будущем и стандарт 5G может быть недостаточным. В результате в настоящее время ведутся активные разработки в области нового стандарта связи 6G, что приведёт к его ожидаемому появлению в течение следующего десятилетия. Активный интерес к новому поколению связи подтверждается возросшим количеством публикаций по данной тематике. По данным Google Академии, количество таких публикаций

по теме "60" возросло в 1.5 раза за последние 5 лет. Все это приводит к формированию нового телекоммуникационного стандарта связи следующего поколения, ширина полосы частот которого будет порядка 10 ГГц с центральной частотой ~90-100 ГГц, а пиковые значения скоростей передачи будут доходить до 1Тбит/с, при задержке не более 1мс [8].

Следствием этого увеличения частот, является пространственное уменьшение РЧ устройств, а поэтому предъявляются высокие требования к качеству и точности соблюдения всех геометрических параметров [9-11]. Например, коммерческие антенны 50, работающие на частотах до 6ГГц, всё ещё могут быть изготовлены при помощи простых операций изгиба, резки и пайки, поскольку все неравномерности данных методов существенно меньше характерных размеров таких антенн и мало влияют на их электродинамические характеристики (коэффициент полезного действия, диаграмма направленности, коэффициент отражения и другие). В то же время для антенн 60, работающих вблизи ~100ГГц, требуются новые и более точные способы изготовления, учитывающие особенности стандарта передачи данных, а именно значительно возросшие рабочие частоты. На данный момент уже существуют технологии производства, позволяющие изготавливать антенны 6G, при которых шероховатости обрабатываемых поверхностей много меньше рабочей длинны волны (шероховатости Я порядка десятка единиц микрометров). Однако, такое производство требует использования обрабатывающего оборудования, обладающего высоким классом точности. Также, существуют наработки по нанометровому выращиванию антенн, сходных размеров с 6G-антеннами, выполненных на кремниевых кристаллах для мобильных телефонов и вычислительной техники [12]. Однако такое производство является мелкосерийным и очень дорогим, а вследствие наличия диэлектрических подложек, обладающих потерями, КПД таких антенн сравнительно невысок. Кроме того, данная технология принципиально неприменима к изготовлению отражателей, размерами в несколько длин волн. Следовательно, большую актуальность приобретают перспективные методы изготовления миниатюрных

устройств для будущих сетей 6G, а также их прототипирование на более низких частотах СВЧ диапазона в увеличенном размере для упрощения экспериментального исследования, а также при полном сохранении точности изготовления.

В качестве такого метода производства предлагается использовать аддитивную технологию, состоящую из двух этапов: изготовления каркаса антенны из полимерно-металлического композита методами фотополимерной 3D-печати и последующей селективной металлизации данного каркаса [13-15]. Фотополимерная печать обеспечивает высокую точность изготовления каркаса (до 10 мкм), а селективная металлизация позволяет покрыть весь каркас равномерным слоем металла и уменьшить шероховатость.

Аддитивное производство сложных объемных конструкций открыло новые рубежи во многих технологических областях, позволив создавать сложные и ранее недоступные в силу технологической ограниченности конструкции. В этой диссертации предлагается новая технология, основанная на FDM методе 3D печати и последующем электрохимическом осаждении. Для тестирования новой технологии производства были изготовлены несколько радиочастотных устройств (РЧУ), а именно антенн, радиочастотных меток и антенных решеток, проведено сравнение их характеристик со стандартными аналогами продемонстрированы явные преимущества новой технологии.

В работе также показано, что с помощью аддитивных технологий могут быть изготовлены новые радиочастотные метки для радиочастотной идентификации (RFID) объектов, размер которых много меньше рабочей длины волны.

Кроме того, аддитивные технологии изготовления открывают новые пути для эффективного исследования трехмерных РЧУ, которые обладают значительными преимуществами перед традиционными планарными конструкциями. Улучшенные электромагнитные характеристики и новые

подходы промышленного производства позволяют осуществлять внедрение новых антенн более сложной формы, благодаря большей технологической простоте аддитивного производства по сравнению с классическими методами производства, например, фрезерованием. Такие антенны новой формы могут быть объёмными и могут обладать более высокими значениями коэффициента усиления и направленности по сравнению с планарными, а также менее требовательны к материалу подложки.

Исходя из вышеперечисленных фактов, внедрение аддитивных технологий в разработку и процесс изготовления антенн, является перспективным и актуальным направлением. Таким образом, в рамках данной диссертации решается задача реализации комплексного подхода к созданию РЧУ путём объединения классических методов моделирования электродинамических систем, которые не зависят от частотного диапазона итогового применения, знаний о материалах, особенностях технического процесса использования аддитивных технологий для ВЧ и СВЧ диапазона и практического измерения полученных образцов. Решение этой задачи обеспечит возможность создания недорогого и эффективного способа изготовления целого семейства РЧУ для различных задач, связанных с системами телекоммуникаций и радиочастотной идентификации (RFID).

Степень разработанности темы

Аддитивные технологии являются бурно-развивающейся областью науки и техники, а количество публикаций по данной теме увеличилось от 1600 работ, опубликованных в 2016 году, до 5800 работ, опубликованных в 2022 году согласно базе данных Scopus [16].

Исследованиям в области аддитивных технологий для задач прикладной электродинамики, ВЧ и СВЧ техники посвящены работы зарубежных учёных: Eduardo A. Rojas-Nastrucci, Justin T. Nussbaum, Nathan B. Crane, Thomas M. Weller, Ghazali M.I.M., Park K.Y., Gjokaj V., Kaur A., Chahal P., Ghazali M.I.M.,

Park K.Y., Gjokaj V., Kaur A., Chahal P., Hahi Barhoma, Andrey Shmidt, Yelena Sverdlov, Yosi Shacham-Diamand, Amir Boag, Pavel Ginzburg. Однако наблюдается острый дефицит работ российских ученых по данной тематике.

Таким образом, задача применения аддитивных технологий для создания РЧУ является не только актуальной во всём мире, но и новой задачей в области антенны, СВЧ устройств и их технологии применительно к системам телекоммуникаций в России.

Цель работы и задачи исследования

Целью данной работы является разработка технологии аддитивного производства и исследование РЧУ для беспроводных телекоммуникационных систем и радиочастотной идентификации (RFID), работающих в диапазоне высоких частот (ВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ). Для достижения поставленной цели в диссертации рассмотрены следующие задачи:

1. Провести анализ классических технологий изготовления РЧУ, с целью оценки преимуществ и недостатков каждого из методов, а также сравнение классических и аддитивных методов.

2. Осуществить разработку аддитивной технологии изготовления РЧУ для систем телекоммуникации и провести исследование антенны, изготовленной с помощью такой технологии.

3. Осуществить разработку и исследование биоразлагаемой RFID метки на основе аддитивных технологий и предназначенной для обнаружения электрических малых объектов.

4. Провести разработку и исследование фазированных антенных решеток, изготовленных с помощью аддитивных технологий. Изучить преимущества использования третьего измерения на электромагнитные характеристики антенн.

Методы исследования

Для решения поставленных задач в диссертации применяются методы прикладной электродинамики, численного моделирования, теории

телекоммуникационных сетей.

Методы исследования предусматривают анализ ограничений действующих методов изготовления антенн и преимущества антенн, изготовленных с применением аддитивных технологий. Кроме того, изучаются электродинамические характеристики используемых материалов, в том числе и электродинамические характеристики в составе антенных устройств. Для такой оценки и исследования используются методы численного моделирования, а также методы измерения изготовленных образцов на лабораторном стенде с использованием широкого спектра оборудования.

Научная новизна

1.Показаны общие достоинства технологии изготовления РЧУ с помощью аддитивной технологии, позволяющей добиться сравнимых или превосходящих точностных характеристик, а также большую гибкость при конструировании и задании нужной формы антенны, по сравнению с классическими методами производства.

2. Разработана усовершенствованная аддитивная технология, для изготовления РЧУ, использующихся в системах телекоммуникации. Впервые используется для квази-печати металлом и создания антенн с улучшенными характеристиками.

3. Разработаны и исследованы РЧ метки на основе аддитивных технологий для радиочастотной интенсификации (КРГО), в том числе биоразлагаемые для идентификации электрически малых объектов.

4. С применением аддитивных технологий изготовлены антенные решетки и исследованы их характеристики. Кроме того, показано использование третьего геометрического измерения при изготовлении антенны, а также положительное влияние такого подхода на электромагнитные характеристики антенны, в частности на коэффициент усиления.

Практическая ценность и реализация результатов

Подходы и концепты, предлагаемые в данном проекте, являются новыми и не имеют аналогов в мире, так как, в целом отечественное и международное научное сообщество находится на начальной стадии изучения реальных телекоммуникационных систем для ВЧ и СВЧ диапазона частот, изготовленных с помощью аддитивных технологий.

Результаты работы нашли своё практическое применение в процессе разработки фазированных антенных решеток для терминалов спутниковой связи совместно с АО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнёва», а устройства, разработанные в результате выполнения проекта, планируются к тестированию и изготовлению в ООО "Физтех Телеком", занимающихся производством и внедрением телекоммуникационного оборудования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Представлены две новых аддитивных технологии для изготовления РЧУ, такие технологии лишены основных недостатков классических методов производства РЧУ для СВЧ диапазона, так как их помощью могут быть созданы РЧУ сложной формы как единый элемент без использования составных частей, что предотвращает возникновение дополнительных потерь в зазорах, кроме того, аддитивные технологии обладают сравнимыми или превосходящими точностными характеристиками, так шероховатость поверхности аддитивных РЧУ не превышает 0.1мм.

2. Аддитивная технология на основе FDM печати и селективной металлизации может обеспечить возможность изготовления РЧУ для СВЧ диапазона. Прототип антенны, изготовленный по такой технологии, обеспечивает улучшение КПД до 74% на частотах до 10 ГГц по сравнению с эталонной антенной.

3. Аддитивные технологии могут быть использованы для создания RFID метки для обнаружения электрически малых объектов на основе нового

принципа, заключающегося в изменении резонансной частоты вследствие изменения толщины специального карамельного слоя, нанесенного на поверхность печатной платы.

4. Разработана аддитивная технология, которая обеспечивает шероховатости поверхности менее 0,1мм и позволяет изготавливать трехмерные конструкции. На основе такой технологии была разработана оптимизированная четырёхэлементная антенна решетка, которая демонстрирует высокий коэффициент усиления ~14,3 дБи, приближающийся к теоретическому пределу.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 9-й Международной конференции SPbOPEN 2022, Санкт-Петербург, Россия, 25-26 Мая 2022

Публикации

Положения, выносимые на защиту и результаты диссертации опубликованы в двух научных работах, рецензируемых в базе Scopus и входящих в перечень ВАК при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации [15,17], а также трёх трудах международной конференции, входящих в «Белый список журналов» [18,19]. Результаты также изложены в двух патентах на изобретение [153, 155] и одном патенте на полезную модель [154].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем диссертации изложен на 104 страницах, включая 37 рисунков и 3 таблицы. Список литературы включает 155 источников.

Глава 1

Обзор радиочастотных устройств, методов изготовления и расчёта

антенных устройств

1.1. Роль аддитивных технологий в системах телекоммуникаций

В последнее время активно развивается тематика различных аддитивных технологий [20]. Аддитивные технологии производства представляют собой комбинацию традиционных методов производства для послойного изготовления конечного продукта. Аддитивные технологии используются в различных отраслях науки, начиная от обычных применений, например декоративная металлизация или анодирование различных поверхностей и задачами космонавтики. Примером аддитивной технологии является трехмерная печать с использованием, металла, когда мощный лазер, спекая металлическую пыль, формирует каркас образца (DMLS) [21] или селективное спекание полимера с его последующим покрытием проводящим слоем (SLS) [22,23]. Возможности такого метода показаны на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Возможности метода выборочного лазерного спекания (SLS) [23].

Также уже существует комплекс разработок в области печати токопроводящими чернилами для изготовления электрических схем для нужд

электроники [24]. Спектр применения методов аддитивного производства достаточно велик и покрывает область радиотехники и передачи данных, например, в ряде работ, посвященных получению электродинамических структур с использованием лазерного спекания [25,26], волочения проводящими чернилами [27-29], полимерного осаждения [30] и других [31-33]. Некоторые примеры показаны ни рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Различные аддитивные методы, которые могут использоваться для изготовления антенн: а - использование метода лазерного спекания (SLS) для изготовления патч-антенны [25]; поверхность антенны для радиочастотной

идентификации полученная с помощью волочения проводящими чернилами [28], наноантенны полученные с помощью волочения проводящими чернилами

[27].

В некоторых исследованиях используются электропроводящий пластик для изготовления каркасов антенн, которые впоследствии металлизируются в

гальванической ванне [34,35]. Антенны, полученные этим методом, практически не отличаются от цельнометаллических аналогов и хорошо поддаются анализу с помощью численного моделирования [36]. На рисунке 1.3 показан пример такого изготовления, где сначала по результатам электродинамического моделирования изготавливается каркас антенны, который впоследствии подвергается частичной (селективной металлизации).

before after

Рисунок 1.3 - 3D печать антенны с помощью FDM [14] и её последующая

селективная металлизация [36].

Как упоминалось ранее, при формировании нового телекоммуникационного стандарта связи 6G, с рабочей частотой ~90-100 ГГц, существует задача, заключающаяся в создании целого семейства относительно недорогих РЧУ для широкого спектра применений, например, изготовление антенн для мобильных телефонов, бытовой техники, автомобилей, самолётов и спутников. При создании таких антенны и для достижения требуемых электромагнитных характеристик могут быть использованы аддитивные технологии.

Рисунок 1.4 - Многообразие задач телекоммуникаций [37].

1.2.Обзор и динамика развития рынка аддитивных технологий в системах телекоммуникаций

Согласно прогнозам, глобальный рынок телекоммуникаций покажет рост ~6% год к году и вырастет с 2713,5 млрд. долларов в 2021 году к 3461 млрд. долларов в 2025 году [38]. В связи с этим ростом, потребность в антенных устройства для различных задач телекоммуникации, а также потребность в недорогих способах массового производства таких антенн будет расти. В России же, рынок телекоммуникаций составляет порядка ~2% размера ВВП [39]. На рисунке 1.5 приведена динамика и прогноз рынка телекоммуникаций в России согласно порталу it-world.ru [40]. В соответствии с прошлыми прогнозам, объем рынка телекоммуникаций РФ вплотную приблизится к 2 трлн рублей в 2026 году, а среднегодовой рост с учётом инфляции составляет около 2% год к году. Тем не менее в условиях санкционного давления и для достижения технологического суверенитета российские производители должны осуществить переход к

отечественным телекоммуникационным решением, а устройства и методы изготовления, описанные в данной работе, способствуют этому переходу.

2016 2017 2018 2019 2020 2021П 2022П 2023П 2024П 2025П 2026П ■в Доходы, млрд руб. Темпы роста

Рисунок 1.5 - Динамика развития и прогноз рынка телекоммуникаций в России

[40].

В таком случае сфера применения BD-печати продолжит развиваться и будет покрывать все новые практические применения. С каждым годом качество 3D печати улучшается, а цена обслуживания таких 3D принтеров снижается. Создание возможности для пользователя (по меньшей мере, на уровне специалиста-техника по беспроводной связи) изготовить компоненты антенных устройств с помощью BD-принтера, осуществить его окончательную обработку, и получить в результате антенное устройство, обладающее характеристиками, оптимальными для конечного потребителя. Как упоминалось ранее, согласно без данных Scopus [16] количество публикации по тематике аддитивных технологий для изготовления антенн за последние 7 лет утроилось, что свидетельствует о повышенном интересе с точки зрения научного сообщества и высокий потенциал применения этих работ в реальной практике. Чтобы сократить разрыв между сегодняшней реальностью, когда аддитивные технологии применяются ограниченно при производстве антенной техники и повсеместным внедрением в

производство, должен быть проведен ряд исследований, в том числе описанных в этой работе. Перед описанием возможностей аддитивного производство необходимо описать классические методы изготовления антенн и их компонентов.

1.3. Методы расчёта антенных устройств

Наиболее эффективным методом расчёта радиочастотных устройств являются методы численного моделирования или численного эксперимента с использованием различных коммерческих программных пакетов, например, CST Studio Suite, Ansys HFSS, SIM4LIFE, COMSOL Multiphysics. Эти программные пакеты позволяют решать широкий спектр задач, от низкочастотных до оптических. Основным достоинством таких программных пакетов является тот факт, что алгоритм решения численной задачи уже реализован в программном пакете, а пользователю остается осуществить выбор подходящего для конкретной задачи метода решения, задать материалы и их частотные параметры, или же подобрать наиболее близкий материал из встроенной библиотеки, установить правильные граничные условия, определить задачу и выставить необходимые настройки решения, импортировать 3D модель решаемой задачи (антенна, АР или любое другое РЧУ) или осуществить моделирование такой конструкции используя встроенный интерфейс. Также подобные программные пакеты позволяют осуществлять постобработку данных с использованием импорта или встроенный редактор макросов. Ещё одним достоинством коммерческих программных пакетов является наличие встроенных алгоритмов оптимизации, позволяющих осуществлять синтез структуры и автоматических подборку параметров для достижения оптимальных результатов.

Такие коммерческие пакеты позволяют получить полный набор результатов, например, частотные характеристики (S-параметры и Z-параметры), распределения электрического или магнитного поля, диаграммы направленности и много другое. В зависимости от задачи необходимо выбрать

правильный метод решения (solver). В этой работе использовался программный пакет CST Studio Suite, а далее будут рассмотрены три основных метода решения, использованных в данной задаче: Time Domain Solver (на основе Метод конечных интеграций - Finite Integration Technique), Frequency Domain Solver (на основе метод конечных элементов) и Integral Solver (на основе метода моментов). Иерархия численных методов для решения электродинамических показана ниже (Рисунок 1.1Рисунок 1.6)

Рисунок 1.6 - Иерархия численных методов для решения электродинамических

задач [41].

Также для решения более сложных задач, может быть использовано гибридное моделирование, например, когда в параболической антенне, зеркало рассчитывается с помощью метода моментов, а фидерная антенна с помощью метода конечных элементов или метода конечных разностей во временной области. Также существует целое множество различных методов решения (Рисунок 1.6), однако в данной работе будут рассмотрены три основных.

1.3.1. Метод конечных разностей во временной области

Метод конечных разностей во временной области был предложен Йи (Yee) в 1966 [42], с тех пор метод значительно улучшался, и теперь такой метод решения доступен во многих коммерческих пакетах. Так например в CST Studio Suite доступен эквивалентный метод решения (Метод конечных интеграций -Finite Integration Technique) [43] под названием Time Domain Solver, использовавшемся в данной диссертации.

Метод конечных разностей во временной области основан на ячейке Йи, которая используется для дискретизации уравнений Максвелла в пространстве. Такой метод предполагает размещение компонентов магнитных или электрических полей на сетке, показанной ниже (Рисунок 1.7). На границах сетки задаются специальные граничные условия, которые зависят от решаемой задачи, одним из наиболее частых условий для решения стандартных антенных задач является использование поглощающих граничных условий, например идеально согласованный слой (Perfectly matched layer - PML) [44]. Основная идея такого слоя заключается в том, что волна, попадая на такой слой, не отражается, а поглощается в нём, таким образом, чтобы избежать вторичных отражений от границ и не вносить изменений в характеристики рассчитываемой системы.

Рисунок 1.7 - Расположение компонентов электрических и магнитных полей в трехмерной шахматной сетке, называющейся ячейка Йи [42].

В этом методе, уравнения Максвелла в дифференциальной форме, имеющие временную зависимость дискретизированы с использованием приближений конечных разностей для частных производных по пространству и времени. В результате, полученные уравнения решаются таким образом, что вектор электрического поля в определённом объеме определяется в определенный момент времени, а затем, в том же объеме определяется вектор магнитного поля в следующий момент времени. Далее эта процедура повторяется до тех пор, пока не достигается определенный критерий сходимости. Таким критерием является критерий Куранта [45]. Основным смыслом такого критерия является то, что временной шаг в рассматриваемом методе не должен превышать определенного значения, иными словами, за один временной шаг, компоненты электромагнитного поля не должны измениться больше, чем на один пространственный шаг. В обратном случае, решение не может рассматриваться как верное.

С практической точки зрения, подобный метод может быть использован

для решения самого разного спектра задач, как резонансных, так и нерезонансных. Как упоминалось ранее, подобный метод решения может использоваться для задач от Гц до ТГц частот. Важно отметить, что этот метод также позволяет рассчитывать задачу целиком в широком диапазоне частот, например в одном расчете покрыть весь X (8-12 ГГц), Ku (12-18ГГц) или другие диапазоны. Широкий спектр применений, простота реализации сетки, производительность делают этот метод решения очень популярным для целого множества задач прикладной электродинамики. Ещё одним достоинством является возможность использования графических ускорителей, которые могут существенно ускорить расчётное время. К недостаткам такого метода можно отнести шестигранные ячейки сетки, которые не могут в точности повторять границы радиочастотных устройств, имеющих сложную геометрическую форму. Несмотря на то, что в современных программных пакетах реализованы более сложные подходы к формированию сетки, например метод идеальной аппроксимации границы (Perfect Boundary Approximation) [46], для расчёт более сложных конструкций может быть использован метод конечных элементов, имеющий большую гибкость в задании сетки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Худыкин Антон Алексеевич, 2024 год

Список литературы

1. Rappaport T.S. et al. Wireless communications and applications above 100 GHz: Opportunities and challenges for 6g and beyond // IEEE Access. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019. Vol. 7. P. 78729-78757.

2. Costa F. et al. A Review of RFID Sensors, the New Frontier of Internet of Things // Sensors 2021, Vol. 21, Page 3138. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021. Vol. 21, № 9. P. 3138.

3. Balanis C.A. Antenna theory: analysis and design. P. 1072.

4. Campos R.S. Evolution of positioning techniques in cellular networks, from 2G to 4G // Wirel. Commun. Mob. Comput. Hindawi Limited, 2017. Vol. 2017.

5. Rappaport T.S. et al. Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work! // IEEE Access. 2013. Vol. 1. P. 335-349.

6. How fast is 5G? 5G speeds explained | Digital Trends [Electronic resource]. URL: https://www.digitaltrends.com/mobile/how-fast-is-5g/ (accessed: 26.03.2023).

7. Qadir Z. et al. Towards 6G Internet of Things: Recent advances, use cases, and open challenges // ICT Express. Elsevier, 2023. Vol. 9, № 3. P. 296-312.

8. Riccardo Bassoli, Frank H.P. Fitzek, Emilio Calvanese Strinati. Why do we need 6G? // ITU J. Futur. Evol. Technol. 2021. Vol. 2, № 6. P. 1-31.

9. Ikram M. et al. A Road towards 6G Communication—A Review of 5G Antennas, Arrays, and Wearable Devices // Electron. 2022, Vol. 11, Page 169. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2022. Vol. 11, № 1. P. 169.

10. Olwal T., Chuku P., Lysko A.A. Antenna Research Directions for 6G: A brief overview through sampling literature // 2021 7th International Conference on Advanced Computing and Communication Systems (ICACCS). 2021.

11. Hajiyat Z.R.M. et al. Antenna in 6G wireless communication system: Specifications, challenges, and research directions // Optik (Stuttg). Urban & Fischer, 2021. Vol. 231. P. 166415.

12. Tan Y.J. et al. Interfacial topological photonics: broadband silicon waveguides for THz 6G communication and beyond // Opt. Express, Vol. 30, Issue 18, pp.

33035-33047. Optica Publishing Group, 2022. Vol. 30, № 18. P. 33035-33047.

13. An Overview of 3D Printed Antennas for 5G Communications and Beyond -IEEE Future Networks [Electronic resource]. URL: https://futurenetworks.ieee.org/tech-focus/november-2020/an-overview-of-3d-printed-antennas-for-5g-communications-and-beyond (accessed: 29.12.2022).

14. Helena D. et al. Antenna design using modern additive manufacturing technology: A review // IEEE Access. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020. Vol. 8. P. 177064-177083.

15. Burtsev V.D. et al. Simple low-cost 3D metal printing via plastic skeleton burning // Sci. Reports 2022 121. Nature Publishing Group, 2022. Vol. 12, № 1. P. 1-7.

16. Scopus [Electronic resource]. URL: https://www.scopus.com/results/results.uri?sort=plf-

f&src=s&st 1=additive+technologies&sid=bb6811 d793c904209aeb0470b 13b59 de&sot=b&sdt=b&sl=36&s=TITLE-ABS-

KEY%28additive+technologies%29&origin=searchbasic&editSaveSearch=&ye arFrom=Before+1960&yearTo=Present (accessed: 29.12.2022).

17. Burtsev V.D. et al. Compact High-Gain Volumetric Phased Array Antenna with Genetically Designed Interelement Resonances for 5G Applications // Phys. status solidi - Rapid Res. Lett. John Wiley & Sons, Ltd, 2023. P. 2200497.

18. Bulatov N. et al. RFID-based sensor for insect detection // St. Petersbg. Polytech. Univ. Journal. Phys. Math. 2022. Vol. 59, № 3.2. P. 393-398.

19. Vosheva T. et al. Additive manufacturing of an antenna array // St. Petersbg. Polytech. Univ. Journal. Phys. Math. 2022. Vol. 59, № 3.2. P. 388-392.

20. Dilberoglu U.M. et al. The Role of Additive Manufacturing in the Era of Industry 4.0 // Procedia Manuf. Elsevier B.V., 2017. Vol. 11. P. 545-554.

21. Garcia-Marin E. et al. Evaluation of additive manufacturing techniques applied to ku-band multilayer corporate waveguide antennas // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. Vol. 17, № 11. P. 2114-2118.

22. Kruth J.P., Leu M.C., Nakagawa T. Progress in additive manufacturing and rapid prototyping // CIRP Ann. - Manuf. Technol. Hallwag Publishing Ltd, 1998. Vol. 47, № 2. P. 525-540.

23. Roy N.K. et al. A novel microscale selective laser sintering (^-SLS) process for the fabrication of microelectronic parts // Microsystems Nanoeng. Microsyst Nanoeng, 2019. Vol. 5, № 1.

24. Pandey R. et al. Highly Conductive Copper Film on Inkjet-Printed Porous Silver Seed for Flexible Electronics // J. Electrochem. Soc. The Electrochemical Society, 2018. Vol. 165, № 5. P. D236-D242.

25. Sigmarsson H. et al. Selective laser sintering of patch antennas on FR4 // IEEE Antennas Propag. Soc. AP-S Int. Symp. 2005. Vol. 1 A. P. 280-283.

26. Ferrando-Rocher M. et al. Selective Laser Sintering Manufacturing as a Low Cost Alternative for Flat-Panel Antennas in Millimeter-Wave Bands // IEEE Access. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021. Vol. 9. P. 45721-45729.

27. Kim D., Moon J. Highly Conductive Ink Jet Printed Films of Nanosilver Particles for Printable Electronics // Electrochem. Solid-State Lett. 2005. Vol. 8. P. 30-33.

28. Merilampi S.L. et al. The effect of conductive ink layer thickness on the functioning of printed UHF RFID antennas // Proc. IEEE. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2010. Vol. 98, № 9. P. 1610-1619.

29. Kazani I. et al. Performance study of screen-printed textile antennas after repeated washing // Autex Res. J. Technical University of Lodz, 2014. Vol. 14, № 2. P. 47-54.

30. Olejnik R. et al. Polyurethane-Carbon Nanotubes Composite Dual Band Antenna for Wearable Applications // Polym. 2020, Vol. 12, Page 2759. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2020. Vol. 12, № 11. P. 2759.

31. Ferrando-Rocher M. et al. Performance assessment of gap-waveguide array antennas: CNC milling versus three-dimensional printing // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. Vol. 17, № 11. P. 2056-2060.

32. Maurya D. et al. 3D printed graphene-based self-powered strain sensors for smart tires in autonomous vehicles // Nat. Commun. Nat Commun, 2020. Vol. 11, № 1.

33. Liang M. et al. 3D printing technology for RF and THz antennas // ISAP 2016 -International Symposium on Antennas and Propagation. 2017. P. 536-537.

34. Kyovtorov V. et al. New antenna design approach - 3D polymer printing and metallization. experimental test at 14-18 GHz // AEU - Int. J. Electron. Commun. Elsevier GmbH, 2017. Vol. 73. P. 119-128.

35. Thévenard J. et al. 3D multi-sector vivaldi antennas based on metallized plastic technology // IEEE Antennas Propag. Soc. AP-S Int. Symp. 2007. P. 5849-5852.

36. Filonov D. et al. Volumetric 3D-Printed Antennas, Manufactured via Selective Polymer Metallization // Phys. status solidi - Rapid Res. Lett. Wiley-VCH Verlag, 2019. Vol. 13, № 6.

37. Guo H. et al. Vehicular intelligence in 6G: Networking, communications, and computing // Veh. Commun. Elsevier, 2022. Vol. 33. P. 100399.

38. Global $3461.03 Billion Telecom Markets Analysis & Forecasts, 2015-2020, 2020-2025F, 2030F [Electronic resource]. URL: https://www.globenewswire.com/en/news-

release/2021/07/29/2271031/28124/en/Global-3461 -03-Billion-Telecom-Markets-Analysis-Forecasts-2015-2020-2020-2025F-2030F.html (accessed: 16.04.2023).

39. Анализ российского рынка телекоммуникационных услуг: итоги 2021 г., прогноз до 2025 г :: РБК Магазин исследований [Electronic resource]. URL: https://marketing.rbc.ru/articles/13448/ (accessed: 29.12.2022).

40. Объем российского рынка телекоммуникаций в 2021 году превысил 1,8 трлн рублей | Тренды на Рынке ИТ [Electronic resource]. URL: https://www.it-world.ru/it-news/reviews/180939.html (accessed: 09.01.2023).

41. Sumithra P., Thiripurasundari D. Review on Computational Electromagnetics // Adv. Electromagn. Advanced Electromagnetics, 2017. Vol. 6, № 1. P. 42-55.

42. Yee K.S. Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving

Maxwell's Equations in Isotropic Media // IEEE Trans. Antennas Propag. 1966. Vol. 14, № 3. P. 302-307.

43. Weiland T. Finite Integration Method and Discrete Electromagnetism. Springer, Berlin, Heidelberg, 2003. P. 183-198.

44. Berenger J.P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves // J. Comput. Phys. Academic Press, 1994. Vol. 114, № 2. P. 185-200.

45. Courant R., Friedrichs K., Lewy H. Über die partiellen Differenzengleichungen der mathematischen Physik // Math. Ann. Springer-Verlag, 1928. Vol. 100, №2 1. P. 32-74.

46. Krietenstein B. et al. The Perfect Boundary Approximation Technique Facing the Big Challenge of High Precision Field Computation. 1998.

47. Hrennikoff A. Solution of Problems of Elasticity by the Framework Method // J. Appl. Mech. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 1941. Vol. 8, № 4. P. A169-A175.

48. CST STUDIO SUITE 2011 [Electronic resource]. URL: https://www.microwavejournal.com/articles/14487-cst-studio-suite-2011.

49. Noetscher G.M. et al. Visible Human Project® female surface based computational phantom (Nelly) for radio-frequency safety evaluation in MRI coils // PLoS One. Public Library of Science, 2021. Vol. 16, № 12. P. e0260922.

50. Sheng X.-Q., Song W. Method of Moments // Essentials Comput. Electromagn. John Wiley & Sons, Ltd, 2012. P. 29-151.

51. Mesh Generation Overview [Electronic resource]. URL: https://space.mit.edu/RADIO/CST_online/mergedProjects/3D/common_overvie w/mesh_generation_overview.htm (accessed: 18.07.2023).

52. Meng H., Chen Y., Dou W. Design and Fabrication of W-Band Waveguide Slotted Array Antenna Based on Milling Process // Int. J. Antennas Propag. Hindawi Limited, 2020. Vol. 2020.

53. Chang H. et al. The manufacture of microwave plate reflector antennas by employing the improved superplasticity hydraulic forming method // J. Mater. Process. Technol. Elsevier, 2005. Vol. 160, № 2. P. 107-111.

54. Резонит: класс точности печатной платы [Electronic resource]. URL: https://www.rezonit.ru/directory/baza-znaniy/glossariy/klass-tochnosti-pechatnoj-platy/ (accessed: 13.01.2023).

55. Mojaverian N., Gu G., Lu X. Fabrication and Characterization of Planar Dipole Antenna Integrated with GaAs Based-Schottky Diode for On-chip Electronic Device Application // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2011. Vol. 17. P. 12023.

56. Park S.-I. Design of Planar-Type Modified Folded Loop Antennas // J. Inf. Commun. Converg. Eng. The Korea Institute of Information and Commucation Engineering, 2010. Vol. 8, № 5. P. 489-492.

57. Almutairi A.F. et al. A complementary split ring resonator based metamaterial with effective medium ratio for C-band microwave applications // Results Phys. Elsevier, 2019. Vol. 15. P. 102675.

58. Glybovski S.B. et al. Metasurfaces: From microwaves to visible // Phys. Rep. Elsevier B.V., 2016. Vol. 634. P. 1-72.

59. Darimireddy N.K., Ramana Reddy R., Mallikarjuna Prasad A. Design of triple-layer double U-slot patch antenna for wireless applications // J. Appl. Res. Technol. JART. Elsevier, 2015. Vol. 13, № 5. P. 526-534.

60. Filonov D. et al. Volumetric 3D-Printed Antennas, Manufactured via Selective Polymer Metallization // Phys. status solidi - Rapid Res. Lett. John Wiley & Sons, Ltd, 2019. Vol. 13, № 6.

61. Filonov D. et al. Flexible metalized tubes for electromagnetic waveguiding // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. Pergamon, 2019. Vol. 232. P. 152-155.

62. Kim O.S. Rapid prototyping of electrically small spherical wire antennas // IEEE Trans. Antennas Propag. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2014. Vol. 62, № 7. P. 3839-3842.

63. Chieh J.C.S. et al. Development of a ku-band corrugated conical horn using 3-d print technology // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 2014. Vol. 13. P. 201204.

64. Zhang B. et al. Metallic 3-D Printed Antennas for Millimeter- and Submillimeter Wave Applications // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. IEEE Microwave

Theory and Techniques Society, 2016. Vol. 6, № 4. P. 592-600.

65. Tawk Y. et al. The Miniaturization of a Partially 3-D Printed Quadrifilar Helix Antenna // IEEE Trans. Antennas Propag. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. Vol. 65, № 10. P. 5043-5051.

66. Yi H. et al. 3-D Printed Millimeter-Wave and Terahertz Lenses with Fixed and Frequency Scanned Beam // IEEE Trans. Antennas Propag. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2016. Vol. 64, № 2. P. 442-449.

67. Liang M. et al. 3 -D printed microwave patch antenna via fused deposition method and ultrasonic wire mesh embedding technique // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2015. Vol. 14. P. 1346-1349.

68. Li Y. et al. A 5G MIMO Antenna Manufactured by 3-D Printing Method // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 2017. Vol. 16, № c. P. 657-660.

69. Weidenbach M. et al. 3D printed dielectric rectangular waveguides, splitters and couplers for 120 GHz // Opt. Express. Opt Express, 2016. Vol. 24, № 25. P. 28968.

70. Зотеев В.П., Классеи В.И. Л.Б.А. Разработка технологии изготовления волноводных устройств и элементов СВЧ диапазона из углеродосодержащих термопластиков с последующем нанесением токопроводящих металлопокрытий // III Междуародная конференция "Инжиниринг & Телекоммуникации — En&T-2016." 2016.

71. RU2642791C1 - Способ изготовления волноводных свч-устройств и элементов на 3d-принтере методом послойного наплавления нитевого композиционного абс-пластика - Google Patents [Electronic resource]. URL: https://patents.google.com/patent/RU2642791C1/ru (accessed: 18.10.2023).

72. Rojas-Nastrucci E.A. et al. Ka-Band Characterization of Binder Jetting for 3-D Printing of Metallic Rectangular Waveguide Circuits and Antennas // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. Vol. 65, № 9. P. 3099-3108.

73. Massoni E. et al. 3D printing and metalization methodology for high dielectric

resonator waveguide microwave filters // 2017 IEEE MTT-S Int. Microw. Work. Ser. Adv. Mater. Process. RF THz Appl. IMWS-AMP 2017. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. Vol. 2018-January. P. 1-3.

74. Catalogs - Elliptika Spécialiste RF [Electronic resource]. URL: https://www.elliptika.com/en/catalogs/ (accessed: 10.01.2023).

75. ESA - 3D-printed antenna [Electronic resource]. URL: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2016/03/3D-printed_antenna (accessed: 10.01.2023).

76. Antenna components | SWISSto12 [Electronic resource]. URL: https://swissto12.com/products/antenna-components/ (accessed: 11.01.2023).

77. Aksimsek S., Ozek E.A., Ozpinar H. Laser Ablation Cutting-Based Metal Patterning Technique Enabling 3D-Printed Broadband Antennas for Sub-6 GHz Wireless Communications Applications // IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021. Vol. 11, № 9. P. 1506-1513.

78. Nicolson A.M., Ross G.F. Measurement of the Intrinsic Properties Of Materials by Time-Domain Techniques // IEEE Trans. Instrum. Meas. 1970. Vol. 19, № 4. P. 377-382.

79. Janaswamy R., Schaubert D.H. Characteristic Impedance of a Wide Slotline on Low-Permittivity Substrates // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1986. Vol. 34, № 8. P. 900-902.

80. Burtsev V., Vosheva T., Filonov D. Extracting dielectric permittivity with a cross-like stripline // J. Phys. Conf. Ser. IOP Publishing Ltd, 2021. Vol. 2015, № 1.

81. Siddiqui O. et al. A Non-Invasive Phase Sensor for Permittivity and Moisture Estimation Based on Anomalous Dispersion // Sci. Rep. Sci Rep, 2016. Vol. 6.

82. Lu X. et al. A ceramic-based microwave sensor for both permittivity and permeability characterization of materials // J. Physics. D, Appl. Phys. Institute of Physics Publishing, 2020. Vol. 53, № 34.

83. Ramzan R. et al. A Complex Permittivity Extraction Method Based on

Anomalous Dispersion // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2016. Vol. 64, № 11. P. 3787-3796.

84. Rothwell E.J. et al. Analysis of the Nicolson-Ross-Weir method for characterizing the electromagnetic properties of engineered materials // Prog. Electromagn. Res. 2016. Vol. 157. P. 31-47.

85. Gibson I., Rosen D., Stucker B. Additive manufacturing technologies: 3D printing, rapid prototyping, and direct digital manufacturing, second edition // Addit. Manuf. Technol. 3D Printing, Rapid Prototyping, Direct Digit. Manuf. Second Ed. Springer New York, 2015. P. 1-498.

86. Yang Y. et al. Electrically assisted 3D printing of nacre-inspired structures with self-sensing capability // Sci. Adv. American Association for the Advancement of Science, 2019. Vol. 5, № 4.

87. Ge Q. et al. 3D printing of highly stretchable hydrogel with diverse UV curable polymers // Sci. Adv. American Association for the Advancement of Science, 2021. Vol. 7, № 2.

88. van Manen T. et al. 4D printing of reconfigurable metamaterials and devices // Commun. Mater. 2021 21. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 2, № 1. P. 1-8.

89. Kim F. et al. Direct ink writing of three-dimensional thermoelectric microarchitectures // Nat. Electron. 2021 48. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 4, № 8. P. 579-587.

90. Paunovic N. et al. Digital light 3D printing of customized bioresorbable airway stents with elastomeric properties // Sci. Adv. American Association for the Advancement of Science, 2021. Vol. 7, № 6.

91. Sachyani Keneth E. et al. 3D Printing Materials for Soft Robotics // Adv. Mater. John Wiley & Sons, Ltd, 2021. Vol. 33, № 19. P. 2003387.

92. Carvalho Fernandes D.C., Lynch D., Berry V. 3D-printed graphene/polymer structures for electron-tunneling based devices // Sci. Reports 2020 101. Nature Publishing Group, 2020. Vol. 10, № 1. P. 1-8.

93. Blutinger J.D. et al. Precision cooking for printed foods via multiwavelength lasers // npj Sci. Food 2021 51. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 5, № 1. P.

1-9.

94. Friedrich A. et al. 60 GHz 3D integrated waveguide fed antennas using laser direct structuring technology // 2017 11th Eur. Conf. Antennas Propagation, EUCAP 2017. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. P. 2507-2510.

95. Friedrich A. et al. On the design of a 3D LTE antenna for automotive applications based on MID technology // European Microwave Week 2013, EuMW 2013 -Conference Proceedings; EuMC 2013: 43rd European Microwave Conference. 2013. P. 640-643.

96. Sonnerat F. et al. Innovative LDS antenna for 4G applications // 2013 7th European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP 2013. 2013. P. 2773-2776.

97. Ahmadloo M. Design and fabrication of geometrically complicated multiband microwave devices using a novel integrated 3D printing technique // 2013 IEEE 22nd Conf. Electr. Perform. Electron. Packag. Syst. EPEPS 2013. IEEE Computer Society, 2013. P. 29-32.

98. Adams J.J. et al. Comparison of spherical antennas fabricated via conformal printing: Helix, meanderline, and hybrid designs // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 2011. Vol. 10. P. 1425-1428.

99. Wu B.I., Ehrenberg I. Ultra conformal patch antenna array on a doubly curved surface // IEEE Int. Symp. Phased Array Syst. Technol. 2013. P. 792-798.

100. Ehrenberg I. et al. Fabrication of an X-Band conformal antenna array on an additively manufactured substrate // IEEE Antennas Propag. Soc. AP-S Int. Symp. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2015. Vol. 2015-October. P. 609-610.

101. Shemelya C. et al. Multi-layer archimedean spiral antenna fabricated using polymer extrusion 3D printing // Microw. Opt. Technol. Lett. John Wiley & Sons, Ltd, 2016. Vol. 58, № 7. P. 1662-1666.

102. Goh L. et al. Low-profile bowtie antenna with 3D printed substrate // Microw. Opt. Technol. Lett. John Wiley & Sons, Ltd, 2017. Vol. 59, № 3. P. 706-710.

103. Pa P. et al. Multi-material additive manufacturing of embedded low-profile antennas // Electron. Lett. The Institution of Engineering and Technology, 2015. Vol. 51, № 20. P. 1561-1562.

104. Gupta M. 3D printing of metals // Metals (Basel). MDPI AG, 2017. Vol. 7, № 10.

105. Xu L. Da, He W., Li S. Internet of things in industries: A survey // IEEE Trans. Ind. Informatics. IEEE Computer Society, 2014. Vol. 10, № 4. P. 2233-2243.

106. Mikhailovskaya A. et al. Omnidirectional miniature RFID tag // Appl. Phys. Lett. AIP Publishing LLC AIP Publishing , 2021. Vol. 119, № 3. P. 033503.

107. Dobrykh D. et al. Long-Range Miniaturized Ceramic RFID Tags // IEEE Trans. Antennas Propag. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021. Vol. 69, № 6. P. 3125-3131.

108. Byondi F.K., Chung Y. Longest-Range UHF RFID Sensor Tag Antenna for IoT Applied for Metal and Non-Metal Objects // Sensors 2019, Vol. 19, Page 5460. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2019. Vol. 19, № 24. P. 5460.

109. Choudhary A., Sood D., Tripathi C.C. Wideband long range, radiation efficient compact UHF RFID Tag // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. Vol. 17, № 10. P. 1755-1759.

110. Jackson J.D. Classical Electrodynamics, 3rd Edition | Wiley. John Wiley & Sons, 1998.

111. Dubin V.M. et al. Selective and Blanket Electroless Copper Deposition for Ultralarge Scale Integration // J. Electrochem. Soc. The Electrochemical Society, 1997. Vol. 144, № 3. P. 898-908.

112. Filonov D. et al. Selective Metallization of Graphene-based Polymers for Volumetric 3D-printed Antennas // 2019 IEEE Int. Conf. Microwaves, Antennas, Commun. Electron. Syst. COMCAS 2019. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019.

113. Н.Ф. М. Гальванические покрытия диэлектриков: справочник. "Беларусь," 1987.

114. Yang L. et al. A novel conformal RFID-enabled module utilizing inkjet-printed

antennas and carbon nanotubes for gas-detection applications // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 2009. Vol. 8. P. 653-656.

115. Vovchuk D. et al. Wire resonator as a broadband Huygens superscatterer // Phys. Rev. B. American Physical Society, 2020. Vol. 102, № 9. P. 094304.

116. Hansen R.C. Electrically small, superdirective, and superconducting antennas. Wiley-Interscience, 2006. P. 168.

117. Tahir N., Brooker G. The investigation of millimetre wave optical harmonic transponders and radar for monitoring small insects // WiSNet 2013 - Proc. 2013 IEEE Top. Conf. Wirel. Sensors Sens. Networks - 2013 IEEE Radio Wirel. Week, RWW 2013. 2013. P. 22-24.

118. Makuhin A.A., Vybornov N.A., Likhter A.M. Selective sources' using of the electromagnetic radiation in the optical range detection and collecting systems of Colorado Beetle // Conf. Proc. - 2014 Int. Conf. Actual Probl. Electron Devices Eng. APEDE 2014. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2014. Vol. 2. P. 300-307.

119. Wu H.Y. et al. A Bio-Inspired Motion Detection Circuit Model for the Computation of Optical Flow: The Spatial-Temporal Filtering Reichardt Model // 2021 IEEE 3rd Int. Conf. Artif. Intell. Circuits Syst. AICAS 2021. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021.

120. Pan W. et al. Measurement and analysis system of vibration for the detection of insect acoustic signals // 2016 Asia-Pacific Int. Symp. Electromagn. Compat. APEMC 2016. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2016. P. 1090-1092.

121. Izumi K., Ishibashi S., Tsujimura T. Exploring of gas source location using behavioral model of insects // 2017 56th Annu. Conf. Soc. Instrum. Control Eng. Japan, SICE 2017. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. Vol. 2017-November. P. 180-181.

122. Lu J. et al. Monitoring of flying insects using a dual-wavelength CW lidar system // Optics InfoBase Conference Papers. 2019. Vol. Part F138-.

123. Gao M. et al. Rfid-based microwave biosensor for non-contact detection of

glucose solution // Biosensors. MDPI, 2021. Vol. 11, № 12. P. undefined-undefined.

124. Yunos M.F.A.M. et al. RF Remote Blood Glucose Sensor and a Microfluidic Vascular Phantom for Sensor Validation // Biosensors. Biosensors (Basel), 2021. Vol. 11, № 12.

125. Santarelli S. et al. Military antenna design using simple and competent genetic algorithms // Math. Comput. Model. Pergamon, 2006. Vol. 43, № 9-10. P. 9901022.

126. Balanis C.A. Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition. Wiley-Interscience, 2005. P. 1136.

127. Schippers H. et al. Conformal phased array with beam forming for airborne satellite communication // 2008 Int. ITG Work. Smart Antennas, WSA 2008. 2008. P. 343-350.

128. Gal-Katziri M. et al. Scalable, deployable, flexible phased array sheets // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2020. Vol. 2020-Augus. P. 1085-1088.

129. Hashemi M.R.M. et al. A flexible phased array system with low areal mass density // Nat. Electron. 2019 25. Nature Publishing Group, 2019. Vol. 2, № 5. P. 195-205.

130. Kam D.G. et al. Organic packages with embedded phased-array antennas for 60GHz wireless chipsets // IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 2011. Vol. 1, № 11. P. 1806-1814.

131. He Q.Q. et al. Research on Structurally Integrated Phased Array for Wireless Communications // IEEE Access. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020. Vol. 8. P. 52359-52369.

132. Ma H.F. et al. The Applications of Metamaterials // Int. J. Antennas Propag. Hindawi, 2015. Vol. 2015.

133. Asadchy V.S. et al. Perfect control of reflection and refraction using spatially dispersive metasurfaces // Phys. Rev. B. American Physical Society, 2016. Vol. 94, № 7.

134. Filonov D. et al. Artificial localized magnon resonances in subwavelength meta-particles // Appl. Phys. Lett. AIP Publishing LLC AIP Publishing , 2018. Vol. 113, № 12. P. 123505.

135. Engheta N., Ziolkowski R.W. Metamaterials: Physics and Engineering Explorations // Metamaterials: Physics and Engineering Explorations. 2006. 1414 p.

136. Faenzi M. et al. Metasurface Antennas: New Models, Applications and Realizations // Sci. Reports 2019 91. Nature Publishing Group, 2019. Vol. 9, № 1. P. 1 -14.

137. Kozlov V., Vovchuk D., Ginzburg P. Broadband radar invisibility with time-dependent metasurfaces // Sci. Reports 2021 111. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 11, № 1. P. 1-11.

138. Zheludev N.I., Kivshar Y.S. From metamaterials to metadevices // Nat. Mater. 2012 1111. Nature Publishing Group, 2012. Vol. 11, № 11. P. 917-924.

139. Di Renzo M. et al. Smart Radio Environments Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces: How It Works, State of Research, and the Road Ahead // IEEE J. Sel. Areas Commun. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020. Vol. 38, № 11. P. 2450-2525.

140. Wang X., Tretyakov S. From Tunable and Reconfigurable to Space-Time Modulated Multifunctional Metasurfaces // 2021 IEEE Int. Symp. Antennas Propag. North Am. Radio Sci. Meet. APS/URSI 2021 - Proc. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021. P. 1361-1362.

141. Yang W. et al. A novel steerable dual-beam metasurface antenna based on controllable feeding mechanism // IEEE Trans. Antennas Propag. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019. Vol. 67, № 2. P. 784-793.

142. Sievenpiper D.F. et al. Two-Dimensional Beam Steering Using an Electrically Tunable Impedance Surface // IEEE Trans. Antennas Propag. 2003. Vol. 51, № 10 I. P. 2713-2722.

143. Xu H.X. et al. Tunable microwave metasurfaces for high-performance operations: dispersion compensation and dynamical switch // Sci. Reports 2016

61. Nature Publishing Group, 2016. Vol. 6, № 1. P. 1-10.

144. Luther J.J., Ebadi S., Gong X. A microstrip patch electronically steerable parasitic array radiator (ESPAR) antenna with reactance-tuned coupling and maintained resonance // IEEE Trans. Antennas Propag. 2012. Vol. 60, № 4. P. 1803-1813.

145. Ramaccia D. et al. Phase-Induced Frequency Conversion and Doppler Effect with Time-Modulated Metasurfaces // IEEE Trans. Antennas Propag. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020. Vol. 68, № 3. P. 1607-1617.

146. Al-Tarifi M.A., Filipovic D.S. On the design and fabrication of W-band stabilised-pattern dual-polarised horn antennas with DMLS and CNC // IET Microwaves, Antennas Propag. Institution of Engineering and Technology (IET), 2017. Vol. 11, № 14. P. 1930-1935.

147. Chu L.J. Physical Limitations of Omni-Directional Antennas // J. Appl. Phys. American Institute of PhysicsAIP, 2004. Vol. 19, № 12. P. 1163.

148. Geyi W. Physical limitations of antenna // IEEE Trans. Antennas Propag. 2003. Vol. 51, № 8. P. 2116-2123.

149. Nagarjun K.P. et al. Microwave power dependent resonance shifts in silicon ring modulators for continuous wavelength tuning and bandwidth scaling of on-chip, electro-optic, optical frequency combs // 2019 Conf. Lasers Electro-Optics Eur. Eur. Quantum Electron. Conf. CLEO/Europe-EQEC 2019. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019.

150. Holland J.H. Genetic algorithms // Sci. Am. 1992. Vol. 267, № 1. P. 66-72.

151. Wilkinson E.J. An N-Way Hybrid Power Divider // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1960. Vol. 8, № 1. P. 116-118.

152. Boeringer D.W., Werner D.H. Particle swarm optimization versus genetic algorithms for phased array synthesis // IEEE Trans. Antennas Propag. 2004. Vol. 52, № 3. P. 771-779.

153. Худыкин А.А., Трёхмерная фазированная антенная решётка и способ ее изготовления с применением аддитивных технологий. Бурцев В.Д., Филонов Д.С., Вошева Т.С., Худыкин А.А. // Изобретение №2022120479 от

26.07.2022

154. Худыкин А.А. Радиочастотная отражающая поверхность с оптическим управлением лучом для систем телекоммуникации. Бурцев В.Д., Вошева Т.С., Никулин А.В., Филонов Д.С., Худыкин А.А. // Полезная модель №2022128970 от 08.11.2022

155. Худыкин А.А., Отражающая поверхность с акустическим управлением отраженной волной для систем телекоммуникаций. Бурцев В.Д., Вошева Т.С., Никулин А.В., Филонов Д.С., Худыкин А.А. // Изобретение №2022130440 от 24.11.2022

Список использованных сокращений

DMLS - Direct Metal Laser Sintering (Прямое Лазерное Спекание Металла) EM - Electromagnetic (Электромагнитный)

FDM - Fused Deposition Modeling (Моделирование Методом Послойного Наплавления)

FDTD - Finite Difference Time Domain (Метод Конечных Разностей во Временной Области)

GPLA - Polylactic Acid with Graphene (Проводящий Полилактид) IoST - Internet of Small Things (Интернет Маленький Вещей) IoT - Internet of Things (Интернет Вещей)

MIMO - Multiple Input Multiple Output (Множественный Вход, Множественный Выход)

PBA - Perfect Boundary Approximation (Идеальная Апроксимация Границ) PEC - Perfect Electric Conducter PLA - Polylactic Acid (Полилактид)

RFID - Radio frequency identification (Радиочастотная идентификация)

SLA - Stereolithography (Стереолитография)

SLS - Selective Laser Sintering (Выборочное Лазерное Спекание)

TST - Thin Sheet Technique (Методика Тонкого Листа)

АР - Антенная Решетка

ВАЦ - Векторный Анализатор Цепей

КПД - Коэффициент Полезного Действия

КУ - Коэффициент Усиления

МКИ - Метод Конечного Интегрирования

МКЭ - Метод Конечных Элементов

ММ - Метод моментов (Method of Moments)

НРВ - Метод Николсона-Росса-Вейра

ПП - Печатная Плата

РЧ - Радиочастотный

РЧУ - Радиочастотные устройства

ЧПУ - Числовое Программное Управление

ЭМ - Электромагнитный

ЭПР - Эффективная Площадь Рассеяния