Analiza stabilnosti superluminalne prijenosne linije temeljene na metamaterijalu s neidalnim ne- Fosterovim negativnim kondenzatorima

Recently, it has been shown possible to go around basic dispersion energy constraints that limit bandwidth of every passive metamaterial and construct a broadband active Epsilon-Near-Zero superluminal transmission line. A basic building block of this unusual transmission line is an active ‘tank circuit’ that contains both conventional (positive) capacitor and non-Foster negative capacitor. Published theoretical studies revealed that such a ‘tank circuit’ is stable if an overall capacitance is positive. These studies assumed lossless host transmission line periodically loaded with ideal dispersionless negative capacitors. However, a possible influence of the imperfections of a realistic negative capacitor (its dispersion and loss/gain) on the stability has not been investigated so far. Here, stability analysis of realistic superluminal transmission line is performed in Laplace domain. The obtained results are in a good agreement with those obtained in recent experiments on active transmission line developed at University of Zagreb.Nedavno je pokazano da je moguće zaobići temeljne energetskodisperzijske uvjete koji ograničavaju širinu frekvencijskog pojasa svakog pasivnog metamaterijala. Također je pokazano da je moguće konstruirati širokopojasnu aktivnu superluminalnu prijenosnu liniju s približno nultom permitivnosti (ENZ). Osnovni gradivni element ove neuobičajne linije je aktivni “titrajni krug” koji se sastoji od klasičnog (pozitivnog) i ne-Fosterovog negativnog kondenzatora. Do sada objavljene teorijske studije pokazale su da je ovakav “titrajni krug” stabilan ako je ekvivalentni ukupni kapacitet pozitivan. Međutim, stvarni (neidalni) negativni kondenzator uvijek ima gubitke (ili pojačanje) i disperziju. Utjecaj ovih nesavršenosti na stabilnost superluminalne linije je nejasan i do sada nije istraživan. Stoga je u ovome članku načinjena analiza stabilnosti neidealne superluminalne prijenosne u Laplaceovoj domeni. Rezultati analize su u vrlo dobrom suglasju s nedavno objavljenim rezultatima mjerenja na aktivnoj superluminalnoj prijenosnoj liniji koja je razvijena na Sveučilištu u Zagrebu