Antena adaptabilă compactă pentru microunde pe bază de materiale cu schimbare de fază
Project Director: Dr. Lucian TRUPINA
Project: PN-IV-P7-7.1-PED-2024-0949 / Contract de finanţare nr 81PED ⁄ 2025
Contractor: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INCDFM)
Director proiect: Dr. Lucian Trupina
Tip proiect: Proiect Experimental Demonstrativ (PED)
Data de început: 05/05/2025
Data de sfârșit: 04/05/2027
Autoritate Contractantă: UEFISCDI
Proiectul „Antene compacte adaptabile pentru microunde bazate pe materiale cu schimbare de fază” (ANCOSM) își propune dezvoltarea de soluții inovatoare pentru îmbunătățirea performanțelor antenelor pentru microunde prin utilizarea materialelor multifuncționale. Aceste antene se disting prin integrarea facilă în dispozitive compacte, costuri reduse și, mai ales, prin capacitatea de a funcționa într-un spectru larg de frecvențe electromagnetice.
Obținerea unor astfel de antene necesită dezvoltarea unor soluții de integrare optimizate în funcție de proprietățile materialelor, pentru atingerea performanței dorite. În acest sens, proiectul va include proiectarea și realizarea de antene pentru microunde bazate pe materiale cu schimbare de fază (PCM), valorificând tranziția metal–izolator (MIT) în VO₂.
Integrarea elementelor de antenă cu componente PCM va permite ajustarea frecvenței centrale de funcționare, răspunzând cerințelor actuale ale dispozitivelor reconfigurabile, integrate și eficiente. Prin aplicarea acestei tehnologii, proiectul își propune să contribuie semnificativ la avansul domeniului antenelor pentru microunde, reducând limitările actuale privind performanța, integrarea și costurile. Rezultatele obținute pot avea un impact major asupra numeroaselor aplicații, oferind o bază solidă pentru progrese viitoare în tehnologia antenelor.
INCDFM Romanian InSpace Engineering (RISE)
Dr. Lucian Trupina (director proiect) Claudiu Cherciu (responsabil RISE)
Dr. Marian Gabriel Banciu Dr. Claudiu Dragusanu
Dr. Liviu Nedelcu Mugurel Bălan
Eng. Geambasu Dragos Cezar Ionela-Alexandra Gâză
Dr. Lucia Leonat
Dr. Luminita Hrib
Dr. Cristina Besleaga Stan
Dr. Marius-Cristian Cioangher
Rezultate Etapa I
În etapa curentă au fost realizate activitățile necesare consolidării bazei științifice și tehnice pentru dezvoltarea unei antene reconfigurabile în domeniul microundelor, utilizând materiale cu tranziție de fază, în particular dioxidul de vanadiu (VO2). Activitățile au vizat atât proiectarea electromagnetică a structurii radiante, cât și obținerea și caracterizarea materialului activ, astfel încât să fie asigurate condițiile de integrare într-un viitor prototip funcțional.
Pe partea de proiectare RF, a fost definită o arhitectură de antenă CPW pe substrat de Al2O3, alegerea acestuia fiind justificată prin permitivitatea ridicată și pierderile reduse, avantaje esențiale pentru realizarea unor dispozitive compacte. Simulările electromagnetice realizate în HFSS au evaluat două configurații corespunzătoare stărilor ON/OFF ale unui comutator plasat în unul dintre brațele radiante. Analiza a evidențiat o deplasare semnificativă a frecvenței de rezonanță între cele două stări, de la 2.23 GHz la 3.71 GHz, și o modificare clară a distribuției curenților de suprafață, confirmând influența directă a întreruperii geometrice asupra lungimii electrice și validând principiul de reconfigurare propus.
Pentru realizarea elementului de comutare, au fost crescute straturi subțiri de VO2 prin pulverizare reactivă în RF pe substraturi de Al2O3. Caracterizările XRD, Raman și SEM/AFM au confirmat formarea fazei monoclinice M1, prezența modurilor vibrationale caracteristice și o morfologie granulară compactă, cu rugozitate controlată. Măsurătorile electrice R–T au arătat o tranziție MIT bine definită în jurul valorii de 66 °C, cu un salt rezistiv de șase ordine de mărime, reconfirmând calitatea stratului pentru aplicații de comutare rapidă.
Dr. Lucian Trupina
Scientific researcher rank III
Laboratory of Complex Heterostructures and Multifunctional Materials
Phone: +40-(0)21-2418 123
lucian.trupina@infim.ro
PROJECTS/ PROIECTE NATIONALE
Copyright © 2025 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved