Optimización de superficies metamateriales para su aplicación en el diseño de estructuras sintonizables reductoras de la sección recta radar

Abstract

En este proyecto final de carrera se propone una mejora de la estructura chessboard. Se ha estudiado la viabilidad de hacer sintonizable una estructura variando el valor de la permitividad del substrato, para poder aumentar el ancho de banda en el que el chessboard reduce la sección recta radar. Se ha estudiado también que posibles tecnologías de sintonización se podían implementar, como cristales líquidos o BST. El proyecto comienza con un estudio de diferentes tipos de AMC para comprobar si existe una relación directa entre cómo de resonantes son las estructuras y cómo afecta el cambio del valor de la permitividad del substrato a estas celdas, para encontrar la que presente una mayor variación. Una vez escogida la estructura AMC, se ha hecho un estudio para encontrar dos tipos de celdas variando sus parámetros de diseño, con las que obtener interferencia destructiva en un ancho de banda. Una vez obtenidos estos dos AMC, se ha estudiado cuál es el comportamiento de una estructura chessboard conformada por estos dos tipos de celdas unitarias, ante un cambio del valor de la permitividad del substrato. Una vez que se ha demostrado que al cambiar el valor de la permitividad el rango de frecuencias en el que la estructura reduce la sección recta radar varía, se ha realizado un estudio para poder fabricar, con otro tipo de estructuras AMC, un chessboard para dos valores de permitividad, utilizando dos tipos de materiales de distinto valor de permitividad. Se ha comprobado que existe dicho desplazamiento frecuencial, siendo este un paso intermedio a la implementación de la tecnología de cristales líquidos. Para finalizar, una vez comprobado que la misma estructura con dos substratos diferentes funciona en distintos rangos de frecuencia, se ha adaptado este chessboard a la tecnología de cristales líquidos. Al ser necesario alimentar las estructuras AMC para aplicar un voltaje y así polarizar los cristales para que cambie su valor de permitividad, se ha tenido que ajustar el tamaños de los AMC e incluir líneas de alimentación. Se ha simulado este chessboard para los valores de permitividad que tiene el cristal líquidos GT3-23001.

In this final degree project an improved chessboard structure is proposed. The feasibility of designing a tunable structure by varying the value of the permittivity of the substrate to increase the bandwidth in which the chessboard reduces the radar cross section has been studied. Also, tuning technologies that could be implemented, such as liquid crystals or BST, have been studied. The project begins with a study of different types of AMC to check if there is a direct relationship between how resonant structures are and how the change of the permittivity value of the substrate to these cells affects, to find which one has a greater variation. After selecting the AMC structure, a study to find two types of cells which present a broadband destructive interference has been done. Once these two AMC have been obtained, the behavior of a chessboard structure formed by these two types of unit cells, before a change in the value of the permittivity of the substrate has been studied. Once it has been shown that by changing the value of the permittivity the frequency range in which the structure reduces the radar cross section varies, a study to manufacture, a chessboard for two permittivity values has been done, using two types of materials with different permittivity value. It has been probed that there is a frequency shift by changing the permittivity value. This design is a preliminary step before implementing the structure in liquid crystals technology. The final liquid crystal design has been the permittivity variation given by the commercial liquid crystal GT3-23001. Finally, after checking that the same structure with two different substrates operates in different frequency ranges, it has been adapted to liquid crystals technologies. It has been necessary to feed the AMC structures to allow applying a voltage and polarizing the crystals to change the value of permittivity. Therefore, the sizes of the AMC need to be readapted and power lanes had to be included.