Design of an optimal multilayer electromagnetic absorber through spiral algorithm

Diseño de un absorbedor electromagnético óptimo multicapas mediante el algoritmo de la espiral

Este artículo presenta una estrategia de diseño de absorbedores electromagnéticos planares multicapa óptimos con diferentes rangos de frecuencias de operación, mediante el algoritmo de optimización de la espiral. Se obtuvieron resultados para el caso de tres, cinco, siete y nueve capas, que posteriormente se compararon con los reportados utilizando otros métodos. Adicionalmente, se evidenció la fortaleza del algoritmo en este tipo de problemas, principalmente en su sencillez en el número de parámetros que se van a ajustar y su gran capacidad de intensificación y diversificación. Mediante el algoritmo de la espiral se diseñaron absorbedores de siete y nueve capas, para el rango de frecuencias entre 0 8 y 5,4 GHz. Ellos alcanzaron un mínimo de atenuación de –26,13 dB y –25,66 dB con sus correspondientes espesores de 6,26 y 8,64 mm. Los resultados se compararon con los reportados mediante otros métodos de optimización global.

INTRODUCCIÓN

Las ondas electromagnéticas han cobrado importancia en diversas áreas, como la ingeniería, la aviación, la televisión y las comunicaciones móviles, entre otras. Debido a ello, las interferencias de las ondas electromagnéticas han aumentado, afectando al funcionamiento de los dispositivos electrónicos, que son sensibles a este fenómeno. Como consecuencia, ha aumentado la importancia de los absorbentes electromagnéticos en la vida cotidiana, cuyas propiedades eléctricas y físicas, así como su geometría, deben ser elegidas adecuadamente. Los absorbentes electromagnéticos más comunes son multicapa, es decir, están compuestos por secciones planas de diferentes materiales y espesores. Así, cada capa posee diferentes características de absorción, que dependen de su permeabilidad (μ), permitividad (ϵ) y conductividad eléctrica (σ), así como de su supresión del efecto de reflexión [1].

Un absorbedor puede estar construido con material plástico y ampliamente rellenado con un material ferromagnético para garantizar una alta permeabilidad, presentando así altas pérdidas magnéticas. Alternativamente, puede ser bastante delgado, pudiendo comprimir altamente la longitud de onda. Sin embargo, los costes de fabricación suelen ser bastante elevados. Además, normalmente se requieren materiales con altas densidades. En la figura 1 se muestra un ejemplo de su uso en un circuito electrónico cerrado. De hecho, el absorbedor está situado en un lugar tal que puede captar y absorber la señal emitida por cualquier componente del circuito.