Design of Optimum Electromagnetic Absorbers in the Wireless Communications Range

Diseño de absorbedores electromagnéticos óptimos en el rango de las frecuencias inalámbricas

En este artículo se presentan los principales resultados asociados con el diseño óptimo de un absorbedor electromagnético plano multicapa, para el rango de frecuencias de las comunicaciones inalámbricas. Se diseñó mediante dos estrategias de optimización: una metaheurística (el algoritmo de enjambre de partículas) y otra determinística (el análisis de intervalos). A pesar de que se alcanzaron resultados similares, el método de intervalos mostró consistentemente un mayor tiempo de cómputo. Sin embargo y dada su naturaleza, su solución fue única, mientras que el método de enjambre de partículas mostró una limitada reproducibilidad en sus resultados, debido posiblemente al alto grado de complejidad de la función objetivo.

INTRODUCCIÓN

Los absorbentes electromagnéticos son elementos que se utilizan para atenuar idealmente toda la energía que incide sobre ellos. Por ello, son imprescindibles en aplicaciones como la invisibilidad (en algunas frecuencias determinadas) y, sobre todo, la construcción de cámaras anecoicas, que son utilizadas por la industria de las telecomunicaciones para realizar pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC) y medir, entre otros, los parámetros de radiación de las antenas. Por otra parte, la evolución de las comunicaciones inalámbricas, así como los informes no concluyentes sobre el efecto de las radiaciones no ionizantes en la salud humana, han convertido el diseño de los absorbedores electromagnéticos en una tarea bastante exigente (Vecchia et al., 2009). Su diseño, para cualquier geometría (piramidal, multicapa, etc.) requiere un equilibrio entre todas las variables que afectan a su rendimiento (Nornikman et al., 2012). Los absorbentes electromagnéticos pueden dividirse en dos tipos: absorbentes resonantes y absorbentes de banda ancha. El primer tipo se basa en que el material interactúa con la radiación incidente de forma resonante a una frecuencia determinada. Por otro lado los absorbentes de banda ancha se basan generalmente en materiales cuyas propiedades son independientes de la frecuencia y, por tanto, pueden absorber la radiación en un gran ancho de banda. Uno de los usos más extendidos de los absorbentes electromagnéticos es la reducción de la sección transversal del radar, así como, en la reducción de la radiación de lóbulos laterales en las antenas.​