Cálculo de parâmetros otimizados para superfícies seletivas de frequência por meio do método de otimização Taguchi

• Autor(a) principal: Filgueira, Jannayna Domingues Barros
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22046
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA E DE COMPUTAÇÃO; Método Taguchi; Arranjo ortogonal; Otimização de parâmetros; Método do circuito equivalente; FSS

As superfícies seletivas em frequência (FSS) pertencem a uma subclasse dos metamateriais composto por patchs metálicos bidimensionais. Por apresentar um comportamento seletivo de frequência, essas estruturas têm sido aplicadas nas áreas de micro-ondas e sistemas de comunicação, além de ser tema de pesquisa por parte de estudiosos. A literatura define basicamente uma superfície seletiva de frequência como um arranjo periódico de patches que exibe um determinado comportamento de filtragem de frequência podendo apresentar características de filtro rejeita-faixa ou passa-faixa que permite a reflexão ou a transmissão de sinais em uma determinada faixa de frequência. As FSS são utilizadas em diversas aplicações que vão desde sistemas de micro-ondas e antenas até aplicações em radomes e comunicações via satélite. Estruturas de FSS com comportamento Eletromagnético adequado têm sido estudadas por pesquisadores da área. Porém, a análise das características espectrais dessas estruturas requer técnica com elevada complexidade computacional. Para reduzir o esforço computacional relacionado ao tempo de processamento, podem ser utilizadas técnicas de otimização. Neste aspecto, esta pesquisa propõe a utilização de um método de otimização no projeto de FSS. Os métodos de otimização têm como objetivo obter os resultados de um sistema por meio do ajuste dos parâmetros de entrada, ou seja, ao ajustar estes parâmetros os métodos de otimização procuram um melhor resultado de saída de modo que o desempenho do sistema, em termos de qualidade, custo e eficiência, possam ser otimizados. Esses métodos podem ser aplicados em diversas áreas. Atualmente, na área do Eletromagnetismo, os circuitos de micro-ondas e antenas têm aplicado diversas técnicas de otimização como Algoritmos Genéticos (AG), Redes Neurais Artificiais (RNA) e Otimização com Enxame de Partículas (PSO). O método de otimização descrito nesta pesquisa foi desenvolvido com base no conceito do arranjo ortogonal, o Método Taguchi. Este método fornece uma maneira eficiente para escolher os parâmetros do projeto em um processo de Resumo otimização e reduz efetivamente o número de experimentos requerido na aplicação. O Método Taguchi é aplicado com sucesso nas áreas de Engenharia Química e Engenharia Mecânica e mais recentemente têm-se aplicações na área de Eletromagnetismo, porém, sua aplicação em FSS é inédita. Neste estudo aplicamos o Método Taguchi em três estruturas de FSS: FSS quadrada, FSS quadrada com grade e dipolo cruzado. O objetivo do método é obter os melhores valores para parâmetros físicos da FSS, de modo que esta opere de forma satisfatória, de acordo com especificações determinadas no projeto. Utilizamos também nesta pesquisa o Método do Circuito Equivalente. A precisão do método Taguchi é verificada experimentalmente e comparada com as simulações realizadas no ANSYS Designer. Em seguida os protótipos são construídos e caracterizados experimentalmente.