Sommario L’obiettivo del presente lavoro è quello di progettare una struttura usata per la copertura di antenne radar con assegnate caratteristiche selettive in frequenza.

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Sommario

L’obiettivo del presente lavoro è quello di progettare una struttura usata per la copertura di antenne radar con assegnate caratteristiche selettive in frequenza.

Lista degli acronimi

Banda Ku : 12 - 18 GHz

DII : Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa E.M., e.m.: Elettromagnetici

FEM: Finite Element Method FSS: Frequency Selective Surfaces GA: Genetic Algorithm

IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineering MoM: Method of Moments

MRL: Microwave and Radiation Laboratory dell’Università di Pisa

Introduzione

Un radome è una speciale cupola la cui funzione è quella di proteggere l’antenna dagli agenti esterni. È dimensionato in modo da avere un comportamento frequenziale conforme alle esigenze, qualora dell’antenna stessa. Per conferire alla struttura la selettività in frequenza vengono impiegati, nella costruzione, dei filtri dicroici o, in generale, delle superfici selettive in frequenza. Queste tipologie di superfici sono delle strutture periodiche di spessore infinitesimo formate da celle elementari ripetute con una determinata periodicità decisa in fase di progettazione. La geometria della cella elementare viene definita a seconda della disposizione del materiale conduttore. La struttura del radome, oltre alla superficie selettiva in frequenza prevede la presenza di alcuni fogli di dielettrico che ricoprono esternamente il materiale conduttore avente uno

Introduzione

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spessore molto sottile. Il dimensionamento di questo tipo di struttura prevede la scelta di un elevato numero di parametri e quindi un alto numero di gradi di libertà.

La presente tesi si incentrerà sulla ricerca e la progettazione di radome innovativi da impiegarsi nella copertura di sistemi radar. L’attività di progetto, prevede la realizzazione di un radome trasparente in una banda assegnata e riflettente nella parte di banda restante che risulta piuttosto larga. Le specifiche imposte risultano piuttosto stringenti e non è possibile dimensionare la struttura servendoci soltanto di uno strumento di analisi (un software in grado di analizzare questo tipologie di strutture). Per ottenere le prestazioni richieste abbiamo fatto ricorso ad un Algoritmo Genetico, basato sui principi della teoria di Darwin, in grado di ottimizzare strutture caratterizzate da un elevato numero di parametri, come quelle descritte in precedenza. L’Algoritmo Genetico rientra nella categoria degli ottimizzatori globali poiché è in grado di ricercare il minimo assoluto di una funzione caratterizzata da un alto numero di variabili e quindi di minimi locali. In un problema come quello che ci apprestiamo ad affrontare, non è indispensabile conseguire l’ottimalità di ogni parametro, ma è auspicabile armonizzare la globalità di essi per ottenere la soluzione desiderata.

Con l’ausilio di questo ottimizzatore, che nel corso della presente tesi abbiamo affinato e adeguato al problema studiato, si sono ottenute strutture caratterizzate da celle aventi geometrie non convenzionali in grado di soddisfare le specifiche imposte.

La tesi è suddivisa in quattro capitoli: nel capitolo 1 presentiamo una descrizione delle superfici selettive in frequenza; nel capitolo 2 viene descritto in maniera generale il funzionamento dell’algoritmo genetico per la sintesi delle FSS progettato presso il laboratorio di propagazione e microonde dell’Università di Pisa; nel capitolo 3 viene presentato il progetto da realizzare e le correzioni apportate all’algoritmo genetico per renderlo più efficiente nel caso da noi studiato; nel capitolo 4 sono descritte le soluzioni trovate per il problema elettromagnetico in questione.