Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι τα μεταϋλικά και οι διάφορες σύγχρονες εφαρμογές αυτών. Ειδικότερα, θα αρχίσουμε την παρουσίαση των μεταϋλικών μέσω της περιγραφής της πρώιμης ιδέας για την κατασκευή τους, των ιδιαίτερων ιδιοτήτων τους και τέλος μέσω μιας εκτενούς παρουσίασης όλων των τύπων τους.
Στη συνέχεια, και με βάση τις ιδιότητες που θα έχουμε περιγράψει, θα συγκεκριμενοποιήσουμε την ανάλυση και θα εστιάσουμε σε διάφορες εφαρμογές των μεταϋλικών. Θα μιλήσουμε για γραμμές μεταφοράς μεταϋλικών, για ζεύκτες αλλά και για κεραίες. Επίσης, θα μιλήσουμε για φακούς και κάτοπτρα που κατασκευάζονται με μεταϋλικά και, τέλος, θα κλείσουμε με την παρουσίαση της τεχνικής απόκρυψης που μπορεί να επιτευχθεί μόνο αν εμπλακούν μεταϋλικά στην κατασκευή ενός μανδύα αορατότητας.
Έπειτα, θα εστιάσουμε σε εφαρμογές κεραιών με μεταϋλικά. Θα μιλήσουμε για κεραίες πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων και πώς τα μεταϋλικά χρησιμοποιούνται ως ζωτικό στοιχείο τέτοιου τύπου κεραιών. Θα συνεχίσουμε μιλώντας για κεραίας που χρησιμοποιούν μεταϋλικά ως στοιχεία ακτινοβολίας αλλά και για κεραίες που χρησιμοποιούν μεταϋλικά στο υπόστρωμά τους. Τέλος, θα μιλήσουμε για ηλεκτρικά μικρές κεραίες που εμπνέονται από διατάξεις μεταϋλικών, αλλά τελικά δεν έχουν κάποια τέτοια στην υλοποίησή τους.
Θα συνεχίσουμε επιλέγοντας έναν συγκεκριμένο τύπο κεραίας, την επίπεδη κεραία αντεστραμμένου F, και θα εστιάσουμε στην υπολογιστική ανάλυση αυτής. Αρχικά θα περιγράψουμε την δομή της, ενώ θα μιλήσουμε και για υπολογιστικές τεχνικές. Τέλος, θα προχωρήσουμε στην ανάλυση μιας τέτοιας δομής όπου εμπλέκεται ένα μεταϋλικό και σκοπό έχει την βελτίωση των επιδόσεων της υποκείμενης κεραίας. Ειδικότερα, θα εξετάσουμε μια επίπεδη κεραία και στο υπόστρωμά της θα εισάγουμε ένα μεταϋλικό, εξετάζοντας συστηματικά την ορθή τοποθέτηση αυτού για βελτίωση των συνολικών επιδόσεων. Η εργασία θα κλείσει με μια σύντομη ανακεφαλαίωση όλων όσων θα έχουν αναφερθεί σε αυτή.
(EL)
The subject of this work is the metamaterials and their modern applications. Specifically, we will begin by presenting metamaterials, the first idea behind their development, their unusual properties and finally all their different types that have been already proposed.
Furthermore, using all the properties that we will have described, we will specifically analyze different applications of metamaterials. We will talk about metamaterial-based transmission lines, couplers and antennas. Additionally, we will focus on lenses and mirrors that are constructed with metamaterials and finally we will present the idea of cloaking that can be developed only if metamaterials are used in order to build an invisibility cloak.
Afterwards, we will focus on metamaterial-based antennas. We will examine multiple input - multiple output antennas and the way metamaterials are used as a vital part of that kind of antennas. We will continue with antennas that use metamaterials as radiation elements as well as with antennas that have metamaterials in their substrate. Finally, we will talk about electrically small antennas inspired from metamaterial structures, resulting in a final antenna that does not implement any metamaterial.
We will, then, focus on a single type of antenna, the planar inverted-F antenna, and more specifically on its computational analysis. We will firstly describe its structure, and we will also talk about computational techniques. Finally, we will analyze an antenna of that type where a metamaterial is implemented in order to improve the performance of the antenna. Specifically, we will study a planar antenna and we will integrate a metamaterial-based substrate, examining methodically the correct placement of the metamaterial in order to achieve an improvement of the overall performance. The work will conclude with a brief recapitulation of all the aforementioned.
(EN)
