Sağ taraflı ve sol taraflı malzemeler kullanılan elektromagnetik soğurucuların parçacık sürü optimizasyonu ile tasarımı

Bu çalışmada, sağ taraflı ($varepsilon >0, mu >0$) ve sol taraflı ($varepsilon >0, mu >0$) malzemeler ile ESY (Elektromagnetik Soğurucu Yapılar) tasarlanmıştır. Bu yapılar ile 8 GHz ile 12 GHz frekans bandı aralığında gelen radar sinyallerine karşı, hedeflerin yansıtma katsayısı değerinin küçültülerek radarlar tarafından tespit edilmesinin zorlaştırılması amaçlanmıştır. Yansıma katsayısını minimum yapan ve katman sayıları 1 ile 15 arasında değişen soğurucuların tasarımı için kalınlıkları 0.01 mm ile 2 mm arasında değişen çeşitli malzemeler kullanılmıştır. Tasarlanan soğurucular için paralel polarizasyon ve yatay polarizasyon durumu ile radar işaretinin geliş açısı ve frekans değeri de dikkate alınarak oluşturulan hata fonksiyonunun optimizasyonu ile elde edilen sonuçlar verilmiş ve karşılaştırılmıştır. Düşük değerlerde yansıma katsayısına sahip ince yapılar elde etmek amacıyla evrensel optimizasyon çeşitlerinden PSO (Parçacık Sürü Optimizasyonu) kullanılmıştır. Bu amaçla MATLAB programı kullanılarak kullanıcı ara yüzüne sahip bir yazılım geliştirilmiştir.

Design of electromagnetic absorbers with right-handed and left-hended materials using particle swarm optimization

In this study, ‘Electromagnetic Absorbing Structures’ have been designed using right-handed ($varepsilon >0, mu >0$) and left-handed ($varepsilon >0, mu >0$) materials. The aim of designing these structures is to decrease target’s radar detectability within the range of 8 GHz and 12 GHz by minimizing its reflection coefficient. Various materials with thicknesses ranging between 0.01 mm and 2 mm are considered for the design of the absorbers whose layer number is varying between 1 and 15. Results obtained by optimizing the error function formed by taking into account of polarization (perpendicular and parallel) frequency and angle of incidence are presented and compared. Among evolutionary optimization techniques, ‘Particle Swarm Optimization (PSO)’ is used in order to obtain thin structures with low reflection coefficients. For this purpose, a computer program including a user interface has been developed using MATLAB software.

PDF

___

[1] Köroğlu G. “Sürekli Parametreli Genetik Algoritma Yardımı ile Çok Katmanlı ve Geniş Bantlı Pasif Radar Soğurucu Malzeme Tasarımı”, Yüksek Lisans Tezi, HUTEN, 2004.
[2] Chamaani S., Mirtaheri S. A., Teshnehlab M., Shoorehdeli M. A. Ve Seydi V., “Modified Multi- Objektive Particle Swarm Optimization for Electromagnetic Absorber Design”, Progress In Electromagnetics Research, PIER, Vol. 79, 353-366, 2008.
[3] Fang, W., Xu, S. “New Electromagnetic Absorbers Composed of Left-Handed and Right- Handed Materials”, Int J Infrared Milli Waves, 29, 799–807, 2008.
[4] Zhang, Z., Wang, Z. ve Wang, L. “Design Principle of Single- or Double-Layer Wave-Absorbers Containing Left-Handed Materials”, Materials and Design, 30, 3908–3912, 2009.
[5] Bozkurt O., “Görünmezlik Teknolojisi için Sağ Taraflı ve Sol Taraflı Malzemelerden Oluşan Elektromagnetik Soğurucuların Parçacık Sürü Optimizasyonu ile Tasarımı”, Yüksek Lisans Tezi, HUTEN, 2010.
[6] Saville P., “Review of Radar Absorbing Materials”, Defence Research and Development, 2005.
[7] Veselago V.G., Narimanov E.E., “The Left Hand of Brightness: Past, Present and Future of Negative İndex Materials”, Nature Mater. 5, 759, 2006.
[8] Veselago,V.G., “About Properties of Substances with Simultaneously Negative of Dielectric and Magnetic Permeabilities”, Soviet Phys. Spid State 8,2853, 1967.
[9] Veselago,V.G., “The Electrodynamics of Substances with Simultaneously Negative Value of ε and μ” , Soviet Physics Uspekhi, Vol. 10, no.4, pp. 509-514,1968.
[10] Vinoy, K.J. ve Jha, R.M., “Radar Absorbing Materials”, Kluwer Academic Publishers, 172, 1996.
[11] Eberhart, R.C., Shi, Y., “Particle Swarm Optimization: Developments”, Applications and Resources, IEEE, 0-7803-6657-3/01, 2001.
[12] Michielssen,E. Sajer, M.J., Ranjithan, S. ve Mittra, R. “Design of Lightweight, Broad-Band Microwave Absorbers Using Genetic Algorithms”, IEEE Trans. On Microwave Theory and Techniques, Vol. 41, s.1024-1031, 1993.
[13] Fang, W., Xu, S. “New Electromagnetic Absorbers Composed of Left-Handed and Right- Handed Materials”, Int J Infrared Milli Waves, 29, 799–807, 2008.