طراحي الگوريتم بهينه سازي سه گانه به منظور بهبود عملكرد سطوح الكترومغناطيسي

كارشناسي ارشد

استفاده از روش‌‌هاي بهينه‌‌سازي به‌‌منظور طراحي ابزارهايي كارآمد و در طيف گسترده اي از كاربردها، امري ضروري و اجتنابناپذير است. درواقع، در دنياي امروز، بهينه‌‌سازي صرفا يك راه حل ثانويه نيست، بلكه بعنوان يك ابزار اساسي براي بسياري از طراحان در حوزه نوري و مايكروويو و به‌‌منظور بهبود عملكرد ادوات الكترومغناطيسي مطرح مي‌‌شود. استفاده از تغييرات گام‌‌به‌‌گام (جاروب كردن ) متغيرهاي طراحي، از اولين اقداماتي است كه طراح يك ساختار براي بهبود عملكرد آن انجام مي‌‌دهد كه درواقع بعنوان يك روش تنظيم دستي درنظر‌‌گرفته مي‌‌شود. اگرچه اين روش مي‌‌تواند محدوده‌‌ي مناسب براي تغيير پارامترها و نيز روند تغييرات عملكرد را در بهينه‌‌سازي مشخص كند، اما بعنوان روشي براي بهينه‌‌سازي يك ساختار، به شدت ناكارآمد است. اين ناكارآمدي زماني تشديد مي‌‌شود كه صفحه‌‌ي پاسخ (صفحه‌‌اي كه متغيرهاي ورودي را روي اهداف خروجي مي‌‌نگارد) بيش از يك بعد داشته باشد، چندين هدف در نظر گرفته شود و يا قيدهاي غيرخطي روي متغيرهاي ورودي اعمال گردد. چرا كه انسان اساسا داراي ظرفيت استدلال فضايي مشخصي است كه توانايي تفكر چند بعدي او را محدود مي‌‌سازد. اما كامپيوترها براي بررسي مسايل پيچيده بهينه‌‌سازي و نيز حل رياضيات چندبعدي مناسب‌‌ترين ابزارها هستند. اگرچه، درنهايت، توانايي اين ابزارها نيز با ميزان پيچيدگي مسايل و نيز توان الگوريتم انتخابي محدود مي‌‌شود. متاسرفيس‌‌ها كه اغلب به جهت ضخامت الكتريكي نسبتا ناچيز خود بعنوان حالتي دوبعدي از ساختارهاي عموما حجيم متامتريالي شناخته مي‌‌شوند، نقش بسيار مهمي در طراحي بسياري از ادوات الكترومغناطيسي چون آنتن‌‌ها، فيلترهاي الكترومغناطيسي و بسياري كاربردهاي ديگر دارند. اين ساختارها مي‌‌توانند به جهت المان‌‌هاي تشكيل دهنده، فعال يا غيرفعال و از ديدگاه الكترومغناطيسي و در بازه فركانسي موردنظر، شفاف يا غير شفاف باشند. چنين ساختارهايي همچنين ممكن است در حالت تماما عبوري يا تماما بازتابي و يا ساختاري واحد با رفتار عبوري و بازتابي همزمان و براي بازه‌‌هاي مختلف فركانسي، رفتار كنند. اين صفحات الكترومغناطيسي كه بصورت يك تا چندلايه و بااستفاده از زيرلايه‌‌هاي متفاوت طراحي مي‌‌شوند، به سبب عملكرد و رفتارهاي متنوع و متفاوتي كه در برابر تابش انواع مختلف امواج ورودي الكترومغناطيسي از خود نشان مي‌‌دهند، مي‌‌توانند براي ايجاد تغييرات در ساختارهاي معمولا گرانقيمت از پيش طراحي شده استفاده شوند و يا بعنوان جانشيني كم هزينه و كارآمد براي ساختارهاي حجيم متامتريالي باشند. با توجه به نقش مهم وايا هاي فلزي در طراحي و بهبود عملكرد بسياري از سطوح الكترومغناطيسي، استفاده از يك الگوريتم بهينه‌‌سازي سه‌‌گانه به منظور يافتن تعداد و مكان بهينه براي واياهاي فلزي همزمان با ايجاد الگويي فلزي بر روي سطح بستر دي‌‌الكتريك، اهميت زيادي پيدا مي‌‌كند. در اين تحقيق از يك الگوريتم بهينه‌‌سازي PSO سه‌‌گانه به منظور معرفي يك روش طراحي كاملا خودكار براي ايجاد ساختارها و فراسطوح متنوعي چون فيلترهاي FSS و صفحات پلارايزر و ساير كاربردهاي وابسته به رفتار فاز موج عبوري و يا بازتابي كه سه پارامتر مختلف براي طراحي را دارند استفاده شده است.

195393

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر وحيد نيري

مخابرات ميدان و موج

دكتر محمد سليماني