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LOGO Laurea Specialistica in Ingegneria Elettronica Analisi di Superfici Selettive in Frequenza (FSS) di geometria cilindrica per radome dantenna Laureando:

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1 LOGO Laurea Specialistica in Ingegneria Elettronica Analisi di Superfici Selettive in Frequenza (FSS) di geometria cilindrica per radome dantenna Laureando: Elia Di Salvo Relatore Correlatore Fabrizio Frezza Ing. Stefano Mosca

2 Sommario Teorema di Floquet per strutture periodiche cilindriche - Periodicità - Modi di Floquet cilindrici Generalità FSS - Tipologie - Applicazioni Analisi delle Superfici Selettive in Frequenza Cilindriche(CFSS) - Patch metallici free-standing - Slot free-standing - Accelerazione convergenza 4 4 Risultati numerici (Matlab) - Radiazione da CFSS patch - Coupling in CFSS slot - Funzioni approssimanti 2

3 Tipologie FSS (1) 3

4 Tipologie FSS (2) 4 Limite fisica realizzabilità

5 Applicazioni (1) Your Text here 5 - Polarizzatori - Realizzazione di cavità laser - Superfici selettive solari (celle solari) - Radome (Radar-dome) Ground Based Radome Aircraft Radome

6 Applicazioni (2) 6 Il radome serve per proteggere lantenna dalle condizioni ambientali circostanti (condizioni meteorologiche o forze esterne) Deve avere le seguenti proprietà: - Trasparente alla frequenza di trasmissione/ricezione - Opaco ai segnali di disturbo - Risposta indipendente dalla polarizzazione incidente - Risposta indipendente dalla direzione di incidenza Radome dielettrici: non hanno selettività in frequenza Radome FSS: elevata selettività in frequenza

7 Periodicità 7 CFSS Planar FSS Strutture periodiche: - lanalisi è ridotta ad una singola cella (cella elementare o unitaria ) Strutture non periodiche: - la formulazione coinvolge tutti gli elementi della superficie - time consuming - memory consuming Superficie conica: - non periodica - analisi approssimata tramite CFSS tangente (approssimazione migliore del piano tangente )

8 Modi di Floquet cilindrici 8 Struttura periodica cilindrica con onda cilindrica incidente - Onde scatterate periodiche - Rappresentazione con modi di Floquet cilindrici Onda piana incidente -Rappresentazione tramite onde cilindriche

9 Patch metallici free-standing (1) 9 Cella unitaria Scattering da dipoli metallici free-standing - Si considera lincidenza di onde cilindriche TM - Si assume w < 0.1 l e w < 0.05 λ - Dipolo sottile Soluzione al problema di scattering - Espressione dei campi scatterati tramite modi di Floquet - Condizioni al contorno - Equazione integrale per le correnti di patch e soluzione con il Metodo dei Momenti (MoM) con approccio alla Galerkin - Funzioni di espansione a dominio intero CFSS

10 Patch metallici free-standing (2) 10 equazione integrale che si risolve col MoM con approccio alla Galerkin Si trascurapoiché w<

11 Slot free-standing 11 Cella unitaria CFSS Scattering da slot su schermo metallico -Si considera lincidenza di onde cilindriche TE -Si assume w < 0.1 l e w < 0.05λ -Apertura sottile Soluzione al problema di scattering - Espressione dei campi scatterati tramite modi di Floquet - Principio di equivalenza - Equazione integrale per i campi di slot e soluzione MoM con approccio alla Galerkin - Funzioni di espansione a dominio intero

12 Accelerazione convergenza 12 Trasformazione di Kummer La somma infinita è decomposta in due parti di cui la prima velocemente convergente e la seconda lentamente convergente. -Espressione tramite polinomi con coefficienti dati dalle funzioni Zeta m=n=4; p=q=7 con accelerazionem=n=8; p=q=7 senza accelerazione Patch Slot

13 Radiazione da CFSS-patch (1) 13 Misure di potenza irradiata a grande distanza da una Electric Line Current assiale. Si normalizza rispetto al caso di assenza della CFSS Si riportano gli andamenti P rad / P inc Eccitazione Struttura reciproca

14 Radiazione da CFSS-patch (2) 14 Tz=100mm, l=90mm, b=50mm, w=4mm, N=16 Risonanza 1.75 GHz, ovvero l 0.5λ 0 Effetto Fabry Pérot

15 Radiazione da CFSS-patch (3) 15 Tz=100mm, l=90mm, b=50mm, w=4mm, N=32 Risonanza 1.75 GHz ovvero l 0.5λ 0 Effetto Fabry Pérot

16 Radiazione da CFSS-patch (4) 16 Tz=100mm, l=90mm, b=50mm, w=4mm, N=64 Risonanza 1.75 GHz ovvero l 0.5λ 0 Effetto Fabry Pérot

17 Radiazione da CFSS-patch (5) 17 Tz=100mm, l=90mm b=50mm, w=4mm Alì Uzer and Tuncay Ege Radiation from a Current Filament Located inside a Cylindrical Frequency Selective Surface ETRI Journal, Volume 26, Number 5, October 2004

18 Radiazione da CFSS-patch (6) 18 Tz=100mm, b=50mm, w=4mm, N=64 Risonanze a 1.72GHz, 1.83GHz, 1.94 GHz ovvero l 0.5λ 0

19 Radiazione da CFSS-patch (7) 19 Tz=100mm b=50mm w=4mm N=64 Alì Uzer and Tuncay Ege Radiation from a Current Filament Located inside a Cylindrical Frequency Selective Surface ETRI Journal, Volume 26, Number 5, October 2004

20 Radiazione da CFSS-patch (8) 20 Tz=80mm, l=75mm, b=50mm, w=4mm Risonanza a 2.1GHz ovvero l 0.5λ 0 Effetto Fabry Pérot Raggio di curvatura 3.2 m

21 Radiazione da CFSS-patch (9) 21 Tz=55mm, b=50mm, w=4mm, l=50mm, N=250 Risonanza 2.8GHz ovvero l 0.5λ 0 Effetto Fabry Pérot Raggio di curvatura 2 m

22 Incidenza su CFSS-patch 22 -Si considera lincidenza di unonda cilindrica dallesterno -Si misurano i campi sullasse del cilindro Deterioramento risonanza dovuto a correnti indotte minori Tz=100mm, l=90mm, b=50mm, w=4mm, N=64

23 Coupling in CFSS-slot (1) Text 1 Text 3Text 4 23 Vengono riportati gli andamenti della funzione Coupling per unonda cilindrica incidente dallesterno Si sfrutta la reciprocità della struttura, quindi si considera una Magnetic Line Current disposta sullasse del cilindro - Calcolo dei soli modi in propagazione - Uso delle forme approssimate per grande ordine per le funzioni di Bessel Eccitazione

24 Coupling in CFSS-slot (2) 24 Tz=100mm, b=50mm, w=4mm, l=90mm Effetto Fabry Pérot Trasparenza per f1,9 GHz ovvero l 0.6λ

25 Coupling in CFSS-slot (3) 25

26 Funzioni approssimanti (1) 26 Al crescere del numero di elementi N si hanno prodotti J v H v di ordine elevato. Quando non si possono usare le forme approssimate per grande ordine, oppure per grande argomento il calcolo dei singoli fattori con Matlab può dare overflow oppure underflow. 1° Uso del calcolo simbolico - time consuming 2° Forme approssimanti ricavate in maniera empirica - estensione dellapprossimazione valida per grande argomento

27 Funzioni approssimanti (2) 27

28 Conclusioni e sviluppi futuri 28 - Sono state esaminate strutture cilindriche doppiamente periodiche, che sono dal punto di vista dellanalisi, semplici quanto le superfici planari ma approssimano meglio del piano tangente superfici di curvatura costante - Sono particolarmente interessanti per studiare in maniera approssimata le strutture coniche (approssimazione cilindro tangente) Possibili sviluppi futuri possono essere: - caratterizzazione in termini di potenza interna e potenza allesterno della CFSS - caratterizzazione in presenza di substrato e con geometrie patch/slot più complesse

29 LOGO 29 Grazie per lattenzione


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