Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Madahali,Ahmad Bakhtafrouz
محسن مداح علی (استاد راهنما) احمد بخت افروز (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Karimy
علی کریمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Design and Simulation of Ultra Wideband Metasurface for Radar Cross Section Reduction
Recently, with the rapid development of detection and stealth technologies, stealth military platform designs have attracted more and more attention. Many of this technologies that have been introduced for stealth technology, suffer from design complexities and a limited operational bandwidth. Metasurfaces are two-dimensional (2D) equivalent of metamaterials; they can serve as an alternative approach to address the bandwidth and thickness issues of the former stealth technology categories. In this thesis, we want to design and simulate an ultra-wideband metasurface for radar cross section (RCS) reduction application. We use the cell that introduced in another research for designing metasurface, this cell have two metallic patches, we make different types of cells with changing size of the patches. Reflection phase of these cells was simulated with CST microwave studio. Through the use of particle swarm optimization algorithm, 16 cells were selected and then simulated y CST MWS for x- and y-polarized normal incident waves. The metasurface can realize RCS reduction in a frequency range from 4.5 to 20.4 GHz, this result is optimal i thi thesis, but bi-static RCS reduction in a frequency range from 5 GHz to 20 GHz is lower than 7.5dB and is not optimal i thi thesis. In order to find theoptimal layout of metasurface for lower bi-static RCS, many random blocks distributions were performed by MATLAB, the bi-static RCS reduction of these distributions were approximated by semi-analytical equation that was introduced in this work, frequencies from 5 to 20 GHz with an interval of 1 GHz were considered, an optimal meta-particle surface layout with minimum bi-static is chosen, then this metasurface is simulated i the CST MWS. The metasurface can reduce RCS in a frequency range from 5 GHz to 20 GHz, this result is optimal i thi thesis, but bi-static RCS reduction in a frequency band from 5 GHz to 20 GHz is lower, approximately about 10dB. It is obvious that in the case of TM polarized and TE polarized incident waves, in the incident angles 15 degree and 30 degree , the operation bandwidth of the metasurface is approximately from 5 GHz to 20 GHz, this result shows good angular stability of the proposed metasurface. Radar Cross Section , Particle Swarm Optimization , Metasurface, Angular Stability
فناوری رادارگریزی توجه ویژه‌ای در سال‌های اخیر پیدا کرده است و استفاده از فرامواد یکی از راه‌های مطرح شده برای پنهان‌کاری است. فراماده‌ای که دو‌بعدی باشد ، فراسطح گفته می‌شود. بسیاری از روش‌های مطرح شده برای کاهش سطح مقطع راداری دارای مشکل پهنای باند محدود و حجم بالا هستند که استفاده از فراسطح توانسته است این دو مشکل را حل کند. هدف از این پایان‌نامه ، طراحی و شبیه‌سازی فراسطحی برای کاهش سطح مقطع راداری بسیار پهن‌باند است. سلول‌های بسیاری پیش‌تر توسط پژوهشگران برای استفاده در فراسطح‌ به منظور کاهش سطح مقطع راداری معرفی شده است و ما نیز در این پایان‌نامه از یکی از همین سلول‌ها استفاده خواهیم کرد ،این سلول دارای دو وصله فلزی است ، اندازه دو وصله فلزی این سلول تغییر داده شده و حالت‌های متفاوتی از سلول با استفاده از این روش ایجاد خواهد شد.فاز میدان بازتابش از این حالت‌ها توسط نرم‌افزار CST شبیه‌سازی شده و نتایج آن ذخیره‌سازی می‌گردد. بهینه‌ساز ازدحام ذره در طراحی فراسطح از تابع هزینه معرفی شده در این پایان‌نامه استفاده کرده و 16 حالت خاص از سلول طبق نتیجه بهینه‌ساز انتخاب شده و با استفاده از این حالت‌ها ، فراسطحی در نرم‌افزار CST شبیه‌سازی می‌شود، این فراسطح در قطبش x و y از فرکانس 5/4 گیگاهرتز تا 4/2 گیگاهرتز دارای کاهش سطح مقطع راداری تک‌پایه است که مطلوب این پایان‌نامه است. مقدار سطح مقطع راداری دوپایه این فراسطح در بازه فرکانسی گیگاهرتز تا گیگاهرتز کمتر ازو نامطلوب در این پایان‌نامه است. برای افزایش سطح مقطع راداری دوپایه از الگوهای تصادفی ایجاد شده توسط نرم‌افزار MATLAB استفاده شده و با استفاده از نرم‌افزار تعداد بالایی الگوی تصادفی برای قرارگیری اینبلوک‌ها در فراسطح مشخص می‌شود. کاهش سطح مقطع راداری دوپایه از فرکانس 5 گیگاهرتز تا 20 فرکانس گیگاهرتز با گامی برابر با 1 گیگاهرتز برای هر یک از این الگو ها پیش‌بینی شده که این پیش‌بینی با استفاده از نرم‌افزار MATLAطبق روش مطرح شده در این فصل انجام می‌شود. الگویی که بیش‌ترین کاهش سطح مقطع راداری دوپایه را در بازه فرکانسی 5 گیگاهرتز تا 20 گیگاهرتز دارد ، انتخاب شده و بلوک‌ها طبق این الگو در فراسطح قرار می‌گیرند و در نرم‌افزار CSTشبیه‌سازی می‌شود. کاهش سطح مقطع راداری تک‌پایه شبیه‌سازی شده برای موج تابیده شده با قطبش x و yاز فرکانس7/4گیگاهرتز تا 6/2 گیگاهرتزمشاهده می‌شود .سطح مقطع راداری دوپایه مشاهده شده از فرکانس 5 گیگاهرتز تا فرکانس 20 گیگاهرتز ،به‌صورت تقریبینزدیک به10dB است .پایداری زاویه‌ای این فراسطح بررسی شده وکاهش سطح مقطع راداریدر موج تابیده شده با قطبشTEقطبش TM با زاویه 15 درجه و زاویه 30 درجه ،به‌صورت تقریبی از فرکانس 5 گیگاهرتز تا 20 گیگاهرتز مشاهده می‌شود که نشان‌‌دهنده پایداری زاویه‌ای مناسب فراسطح تا زاویه 30 درجه است. سطح مقطع راداری ، بهینه‌ساز ازدحام ذره ، فراسطح، پایداری زاویه‌ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی