Trong mục 3.2, luận văn đề xuất một cách tiếp cận khác để điều khiển tính chất hấp thụ của vật liệu biến hóa bằng cách thay đổi góc tới của sóng điện từ. Để điều khiển đặc tính hấp thụ của MA, luận văn đề xuất cấu trúc MA được biểu diễn trong Hình 3.10, được ký hiệu là MA3. MA3 vẫn giữ nguyên thành phần cấu thành từ vật liệu kim loại đồng và điên môi FR-4 giống như MA1. Cấu trúc của MA3 cũng không có sự thay đổi nhiều so với cấu trúc MA1 đã trình bày ở phần trước.
Hình 3.10. Cấu trúc vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ MA3.
Điểm khác biệt ở đây là độ rộng của khoảng trống trong cấu trúc dấu cộng được mở ra rộng ra theo phương nằm ngang. Kích thước và các tham số cấu trúc của vật liệu được thể hiện như trên Hình 3.10 và trong Bảng 2.
Bảng 2. Tham số cấu trúc của MA2.
Tham số cấu trúc Giá trị (mm)
a 22 d 1 g 1,5 l 11 r1 7 r2 1
s 0,8
td 1,6
tm 0,035
w 2
v 9,4
Kết quả được trình bày trong Hình 3.11 cho thấy khi góc tới thay đổi, đặc tính hấp thụ của cấu trúc MA3 cũng thay đổi.
Vì cấu trúc của MA3 được biến đổi từ MA1 nên về cơ bản MA3 cũng có ba đỉnh hấp thụ, lần lượt tại các tần số 5,56 GHz, 8,36 GHZ và 8,56 GHz. Có thể dễ dàng quan sát được đỉnh hấp thụ thứ nhất tại 5,56 GHz không thay đổi tần số nhưng lại giảm dần độ hấp thụ từ 100% khi góc tới bằng 0° xuống chỉ còn 49% khi góc tới tăng lên đến 75°. Điều này có thể giải thích dựa trên sự suy yếu của cường độ cộng hưởng từ được kích thích trong cấu trúc MA3 [59].Dưới góc tới của sóng điện từ lớn, sự tương tác giữa từ trường ngoài bị suy yếu khiến cho cường độ cộng hưởng từ giảm dần. Hệ quả là độ hấp thụ tại tần số cộng hưởng bị suy giảm như quan sát trên Hình 3.11. Do tần số cộng hưởng gần như không đổi, kết quả thu được gợi ý rằng, đỉnh hấp thụ thứ nhất của MA3 phù hợp để ứng dụng trong các bộ chuyển đổi hoặc điều khiển cường độ hấp thụ.
Đối với đỉnh hấp thụ thứ hai và ba, hai đỉnh này nằm gần nhau và tạo thành một vùng hấp thụ tương đối rộng khi θ = 0°. Khi góc tới của sóng điện từ tăng từ 0° đến 45°, vùng hấp thụ trở nên rộng dần ra và đạt độ rộng lớn nhất tại θ = 45°. Độ rộng của phổ hấp thụ có thể được đánh giá qua tham số độ rông dải tần với độ hấp thụ trên 80% (fractional bandwidth -FBW):
𝐹𝐵𝑊(%) = 2[(𝑓2− 𝑓1) (𝑓⁄ 2+ 𝑓1)] × 100, (3.2)
ở đó, f1 và f2 tương ứng là tần số thấp nhất và tần số cao nhất mà ở đó độ hấp thụ từ 80% trở lên. Các giá trị FBW tương ứng với các góc tới 0°, 15°, 30°, 45° là 4%, 4,36%, 5,07% và 5,67%. Như vậy bằng cách thay đổi θ trong khoảng 0° đến 45°, độ rộng của phổ hấp thụ có thể được điều khiển mở rộng ra thêm ∆𝐹𝐵𝑊 =
𝐹𝐵𝑊45−𝐹𝐵𝑊0
𝐹𝐵𝑊0 × 100% = 41,75%.
Khi tiếp tục tăng θ lên 60° và 75°, vùng hấp thụ dải rộng cũng chuyển thành hấp thụ đa đỉnh (ba đỉnh) một cách rõ rệt. Do tương tác trường gần mạnh hơn khi tính bất đối xứng tăng với góc tới lớn, các đỉnh cộng hưởng sẽ tách xa nhau ra. Ngoài ra, có thể thấy rằng, với θ trên 45°, một đỉnh cộng hưởng mới xuất hiện một cách rõ rệt lân cận 8.4 GHz. Đỉnh cộng hưởng này có thể được kích thích do hiệu ứng cộng hưởng của mạng tinh thể được thỏa mãn ở trong trường hợp góc
tới lớn [60, 61]. Bên cạnh đó, độ hấp thụ lúc này có xu hướng giảm dần. Sự suy yếu cường độ cộng hưởng từ ở góc tới lớn khiến cho MA3 không thể duy trì độ hấp thụ cao như ban đầu, giống như hiện tượng quan sát được cho đỉnh hấp thụ thứ nhất.
Kết quả nghiên cứu trên cho thấy, với cấu trúc MA3, độ rộng dải tần số hấp thụ có thể được điều khiển cũng như sự chuyển đổi giữa hấp thụ dải rộng và hấp thụ đa đỉnh có thể được tạo ra bằng cách thay đổi góc tới của sóng điện từ.