طراحی جاذب‌ الکترومغناطیسی نانوکامپوزیتی با روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات بهبودیافته محلی و الگوریتم ژنتیک با مرتب‌سازی نامغلوب

نوع مقاله: ویژه نامه

نویسندگان

1 دانشجو

2 استاد

چکیده

در این مقاله، طراحی یک جاذب الکترومغناطیسی نانوکامپوزیتی، جهت دستیابی به مشخصه‌های ضخامت کم، پهنای ‌باند جذب بالا، میزان‌جذب قابل‌توجه و تعداد لایه‌های حداقل، به‌صورت همزمان، بررسی شده است. برای تحقق هر‌یک از این مشخصه‌ها، اهداف و محدودیت‌های معیینی در روند بهینه‌سازی طراحی جاذب، با بکارگیری دو روش ازدحام ذرات بهبودیافته محلی((MLPSO و الگوریتم ژنتیک با مرتب‌سازی نامغلوب نوع دوم(NSGA-II)، در نظرگرفته شده است. در این روش‌های بهینه‌سازی، با اعمال اهداف و محدودیت‌های یاد‌شده و بکارگیری مواد نانوکامپوزیتی بیان شده در مقالات دیگر، طراحی جاذب بر اساس روش تحلیلی خط انتقال(TLM) انجام شده است. بنابراین پارامترهای طراحی ساختار جاذب از قبیل تعداد لایه‌ها، ضخامت هر لایه‌، جنس نانوکامپوزیت در هر لایه و ترتیب قرارگیری لایه‌ها، با در نظرگرفتن تغییرات ضرایب الکترومغناطیسی مواد نانوکامپوزیتی در طیف فرکانس، توسط روش بهینه‌سازی تعیین شده است. جاذب طراحی شده با ضخامتmm 3 و در باند X(GHz 12.4-8) دارای جذب بیش از dB 5/18- و حداکثر جذبdB 57- می‌باشد. جهت بررسی صحت طراحی، ساختار این جاذب در نرم‌افزار CST Microwave Studio شبیه‌سازی شده و میزان جذب به روش حل‌عددی انتگرال‌گیری محدود(FIT) محاسبه گردیده است. میزان خطای محاسباتی روش TLM با FIT، بر اساس تابع خطا معرفی شده در باند X کمتر از 5 درصد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design of an Electromagnetic absorber with Nano-Composite Materials Using Modified Local Particle Swarm Optimization and Non-dominated Sorting Genetic Algorithm

نویسندگان [English]

  • mohammadreza karami 1
  • Safdar Habibi 2
چکیده [English]

In this paper, a multilayer electromagnetic absorber is proposed in X band (8-12.4 GHz) frequencies. In the investigated absorber the electromagnetic characteristics of Nano-composite materials are obtain from previous studies. The analytical method of the transmission line method (TLM) is used to design of the proposed absorber. Performance of the proposed absorber is influenced by the properties of layers such as number of the layers, thickness of each layer, material of them, the layer arrangement and electromagnetic coefficients. Further, the modified local particle swarm optimization (MLPSO) method and non-dominated sorting genetic algorithm type two (NSGA-II) are employed to enhance absorption value and absorption bandwidth of the proposed structure with thin profile. The proposed multilayer configuration with 3mm thickness shows more than -18.5 dB absorption in X band frequencies. In this band, the maximum absorption value is about -57 dB for the proposed structure. Furthermore, the return loss of the proposed absorber is calculated by use of the numerical method of finite integration technique (FIT) in CST Microwave Studio (MWS). Finally, an error function is defined for comparison the analytical results with the numerical. According to this function,differences between these results are less than 5 percent over the X band frequencies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromagnetic absorber
  • modified local particle swarm optimization (MLPSO)
  • Nano-composite
  • non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA)