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Previous issue date: 2016-07-18 / As superf?cies seletivas em frequ?ncia (FSS) pertencem a uma subclasse dos metamateriais composto por patchs met?licos bidimensionais. Por apresentar um comportamento seletivo de frequ?ncia, essas estruturas t?m sido aplicadas nas ?reas de micro-ondas e sistemas de comunica??o, al?m de ser tema de pesquisa por parte de estudiosos. A literatura define basicamente uma superf?cie seletiva de frequ?ncia como um arranjo peri?dico de patches que exibe um determinado comportamento de filtragem de frequ?ncia podendo apresentar caracter?sticas de filtro rejeita-faixa ou passa-faixa que permite a reflex?o ou a transmiss?o de sinais em uma determinada faixa de frequ?ncia. As FSS s?o utilizadas em diversas aplica??es que v?o desde sistemas de micro-ondas e antenas at? aplica??es em radomes e comunica??es via sat?lite. Estruturas de FSS com comportamento Eletromagn?tico adequado t?m sido estudadas por pesquisadores da ?rea. Por?m, a an?lise das caracter?sticas espectrais dessas estruturas requer t?cnica com elevada complexidade computacional. Para reduzir o esfor?o computacional relacionado ao tempo de processamento, podem ser utilizadas t?cnicas de otimiza??o. Neste aspecto, esta pesquisa prop?e a utiliza??o de um m?todo de otimiza??o no projeto de FSS. Os m?todos de otimiza??o t?m como objetivo obter os resultados de um sistema por meio do ajuste dos par?metros de entrada, ou seja, ao ajustar estes par?metros os m?todos de otimiza??o procuram um melhor resultado de sa?da de modo que o desempenho do sistema, em termos de qualidade, custo e efici?ncia, possam ser otimizados. Esses m?todos podem ser aplicados em diversas ?reas. Atualmente, na ?rea do Eletromagnetismo, os circuitos de micro-ondas e antenas t?m aplicado diversas t?cnicas de otimiza??o como Algoritmos Gen?ticos (AG), Redes Neurais Artificiais (RNA) e Otimiza??o com Enxame de Part?culas (PSO). O m?todo de otimiza??o descrito nesta pesquisa foi desenvolvido com base no conceito do arranjo ortogonal, o M?todo Taguchi. Este m?todo fornece uma maneira eficiente para escolher os par?metros do projeto em um processo de
Resumo
otimiza??o e reduz efetivamente o n?mero de experimentos requerido na aplica??o. O M?todo Taguchi ? aplicado com sucesso nas ?reas de Engenharia Qu?mica e Engenharia Mec?nica e mais recentemente t?m-se aplica??es na ?rea de Eletromagnetismo, por?m, sua aplica??o em FSS ? in?dita. Neste estudo aplicamos o M?todo Taguchi em tr?s estruturas de FSS: FSS quadrada, FSS quadrada com grade e dipolo cruzado. O objetivo do m?todo ? obter os melhores valores para par?metros f?sicos da FSS, de modo que esta opere de forma satisfat?ria, de acordo com especifica??es determinadas no projeto. Utilizamos tamb?m nesta pesquisa o M?todo do Circuito Equivalente. A precis?o do m?todo Taguchi ? verificada experimentalmente e comparada com as simula??es realizadas no ANSYS Designer. Em seguida os prot?tipos s?o constru?dos e caracterizados experimentalmente. / Frequency Selective Surfaces (FSS) belong to a subclass of metamaterial consisting of two-dimensional metallic patches. By presenting a selective frequency behavior, these structures have been applied in the microwave and communication systems fields, in addition it is a research topic by scholars. The literature defines basically the Frequency Selective Surface as a periodic arrangement of patches that displays a certain frequency filtering and it may present characteristics of a band-stop or band-pass filter, which allows the reflection or the transmission of signals in a given frequency range. The FSS are used in diverse applications ranging from microwave and antennas systems to applications in radomes and satellite communications. Researchers have studied FSS structures with appropriate electromagnetic behavior. However, the analysis of spectral characteristics of these structures requires technique with high computational complexity. In order to reduce the computational effort related to the time of processing, it may be used optimization techniques. Concerning to it, this study proposes the use of an optimization method in the FSS design. Optimization methods are intended to get the best results of a system by tuning of the input parameters, that is, when these parameters are adjusted, the optimization methods seek a better output result so that the system performance, in terms of quality, cost and efficiency can be improved. These methods can be applied in various areas. Currently, in the Electromagnetism area, the microwave circuits and antennas have applied various optimization techniques like genetic algorithms (GA), Artificial Neural Networks (ANN) and Particle Swarm Optimization (PSO). The optimization method described in this research was developed based on the concept of the Orthogonal Arrangement, Taguchi Method. This method provides an efficient way to choose the project parameters in a process of optimization and it effectively reduces the number of experiments required in the application. Taguchi method is successfully applied in the chemical engineering and mechanical engineering fields and recently, there have been applications in the
Abstract
Electromagnetism area, however, its application in FSS is unprecedented. In this study, it was applied the Taguchi Method in three structures of FSS: Square FSS, Square with grid FSS and Cross Dipole. The purpose of the method is to obtain the best values for physical parameters of the FSS, so that is operating in a satisfactory manner, in accordance with certain specifications in the project. It was also used in this research the Equivalent Circuit Method. The accuracy of Taguchi Method is verified experimentally and it is compared to the simulations performed in the ANSYS Designer ?. Then, the prototypes are built and measured in order to validate the experimental results.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/22046 |
| Date | 18 July 2016 |
| Creators | Filgueira, Jannayna Domingues Barros |
| Contributors | 79090095420, Martins, Allan de Medeiros, 01979076448, Rodrigues, Marcio Eduardo da Costa, 07460950742, Gomes Neto, Alfredo, 33312079420, Mani?oba, Robson Hebraico Cipriano, 04991904404, Campos, Antonio Luiz Pereira de Siqueira |
| Publisher | PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM ENGENHARIA EL?TRICA E DE COMPUTA??O, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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