Excitação e Resposta Eletromagnética de Anéis Concêntricos Ressonantes Joaquim P. Leite Neto, Joaquim J. Barroso, Pedro J. Castro Laboratório Associado de Plasma Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE 12227-010 São José dos Campos, SP

São analisadas e discutidas as ressonâncias elétricas e magnéticas excitadas numa célula unitária de dois anéis concêntricos que apresentam fendas em lados opostos (“split- ring resonator”). A célula está disposta em um plano de simetria de um guia de onda retangular sob a incidência de uma onda polarizada no modo TE10. A resposta magnética dos anéis fendidos é identificada comparando-a com a de anéis fechados e observando-se a densidade de corrente superficial nos anéis. Resumo

Célula unitária de anéis concêntricos fendidos Parâmetros geométricos dos anéis: g = 1 mm,w = d= 0,5 mm, r = 1,5 mm. Substrato: espessura t = 1,6 mm e constante dielétrica ε = 3,2 (kapton)

Célula unitária dos anéis concêntricos com fendas, no guia de onda usado na simulação. A seção X-Y transversal à direção de propagação Z tem dimensões 34,8 mm x 15,8 mm.

Espectro de transmissão simulado para uma célula unitária dos anéis concêntricos com fendas sob incidência paralela (vetor de onda paralelo ao plano dos anéis) e orientação das fendas paralela ao campo elétrico incidente. As pequenas depressões, em torno de 9.0 e 12.0 GHz, são resultado da interação guia de onda-SRR.

Espectro de transmissão simulado para uma célula unitária dos anéis concêntricos sem fendas (CRR). Duas ressonâncias elétricas ocorrem em 13,05 e 13,95 GHz.

Densidade de corrente superficial nos anéis nas (b) Densidade de corrente superficial nos anéis nas freqüências da ressonâncias magnética (a) e elétrica (b)

Espectro de transmissão simulado para uma célula unitária dos anéis fendidos sob incidência paralela e orientação das fendas perpendiculares ao campo elétrico incidente. Duas ressonâncias magnéticas são obtidas.

Densidade de corrente superficial nos anéis sob incidência paralela e ressonância em 11,35 GHz A densidade de corrente no anel interno é maior do que no externo, e portanto, neste caso, a freqüência ressonante deve-se Essencialmente ao anel interno.

Espectro de transmissão simulado para uma célula unitária dos anéis concêntricos fendidos sob incidência perpendicular e orientação das fendas perpendiculares ao campo elétrico incidente. As mesmas ressonâncias da polarização paralela são obtidas.

(a) (b) Componente de campo magnético Hz para as freqüências ressonantes (a) 5,53 GHz e (b) 11,35 GHz A direção de propagação da onda incidente está ao longo de z (perpendicular ao plano do SRR)

Espectro de transmissão simulado para uma célula unitária dos anéis concêntricos fendidos sob incidência perpendicular e orientação das fendas paralelas ao campo elétrico incidente. As ressonâncias magnéticas não são excitadas e apenas a ressonância elétrica está presente

Conclusões A ressonância magnética pode ser excitada para incidência perpendicular ao plano dos anéis se o campo elétrico incidente é polarizado perpendicularmente a um eixo imaginário passando pelas fendas. Este efeito é denominado EEMR (excitação elétrica da ressonância magnética) A intensidade da onda transmitida através dos anéis fendidos na incidência perpendicular é quase a mesma que a obtida no caso de Incidência paralela

Duas ressonâncias magnéticas surgem quando o eixo que passa pelas fendas é Isto foi comprovado tanto para incidência paralela como para a perpendicular Para polarização de E // ao eixo que passa pelas fendas, o efeito EEMR desaparece e a segunda ressonância magnética não é excitada, mesmo sob a incidência paralela. Ainda para esta polarização a incidência perpendicular não excita nenhuma ressonância magnética e apenas a ressonância elétrica está presente na estrutura