육각형 형상의 광대역 전자기파 메타물질 흡수체 단위 셀 최적 설계

국문 초록 (Abstract)

전자기파 메타물질 흡수체는 전도성 패턴을 기반으로 우수한 전자기파 흡수 성능을 구현할 수 있는 차세대 전자기파 흡수체이다. 메타물질 흡수체는 단위 셀이 주기적으로 배치되었을 때 우수한 흡수 성능이 구현되므로, 기존 사각형 테두리를 갖는 메타물질 흡수체를 주기적인 배치가 어려운 임의의 내각을 갖는 다각형 또는 입체의 모서리 부분에 적용할 경우 성능이 급격히 열화되는 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 내각이 60° 또는 120°를 이루는 모서리 구조에 적용하여도 단위 셀이 연속적으로 연결될 수 있는 육각형 형상의 전자기파 메타물질 흡수체 단위 셀의 최적 설계 방법을 제시한다. 전도성 패턴을 최적 형상으로 설계하기 위해 적응형 유전 알고리즘을 이용한 타일링 방법이 제안되었으며, TE(transverse electric) 및 TM (transverse magnetic) 편파에 대해 동시에 최적화를 진행하여 두 편파 모두에 대해 X 밴드 전체에서 반사율이 –10 dB 이하로 감소된 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 최적의 성능을 나타낸 축 대칭 형상의 패턴의 경우 최대 45°의 경사 입사에 대해 반사율이 –8 dB 이하로 감소되었다. 설계 결과의 정확도는 유한 요소 기법 기반의 서로 다른 수치 해석 툴을 이용한 해석 결과의 비교를 통해 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Electromagnetic (EM) metamaterial absorbers are new types of EM absorbers that can absorb the EM waves via conductive patterns. The performances of the EM metamaterial absorbers can be guaranteed when the unit cells of them are connected periodically. Therefore, the absorbing performances based on square unit cells may be degraded significantly when they are applied to a polygonal area or a corner that do not allow the periodic connection. In this paper, an optimization method is proposed for hexagonal EM metamaterial absorber unit cells that can be connected periodically for the c orners of which the interior angles are 60° or 120°. To achieve optimal hexagonal patterns, a tiling method is proposed based on an adaptive genetic algorithm. By minimizing the reflectances for both the transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) polarizations, the -10 dB reflectances were confirmed in the X band for the two polarizations simultaneously. Based on the finalized axially symmetric pattern along six axes, the -8 dB reflectances were confirmed in the same band for the oblique incidence with the vertical angle up to 45°. By comparing simulation results calculated by two different commercialized simulators based on the finite element method, the accuracy of the design was verified.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 설계 방법
• Ⅲ. 시뮬레이션 결과
• Ⅳ. 결론
• References

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