مدل سازی، تحلیل و ساخت یک جاذب فراماده چند لایه با رویه مسطح و بهبود پارامترهای آن برای کاهش سطح مقطع راداری

فرامواد به دلیل توانایی ایجاد پدیده های غیر معمول همانند ضریب شکست منفی و تصویربرداری زیر طول موج، در علوم مختلف بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اکثر تحقیقات انجام شده روی فرامواد مربوط به کاربرد آن ها در زمینه آنتن و لنز ها است. اخیرا نشان داده شده است که کاربردهایی در جاذب امواج نیز دارند. ساخت اولین جاذب کامل فراماده توسط لندی و همکاران وی در سال 2008 در فرکانس های مایکروویو محقق شد که در آن تشدید الکتریکی و مغناطیسی باعث خاصیت تطبیق امپدانس جذب کننده جهت کاهش بازتاب و جذب مناسب موج می شود. در این مطالعه، طراحی، شبیه سازی، تحلیل، ساخت و اندازه گیری چندین نمونه از جاذب های فراماده در باند x به صورت چند لایه و مقیاس بندی شده مورد تحقیق قرار گرفت. ساختارهای جاذب فراماده طراحی شده کاملا غیر حساس به نوع قطبش و در زوایای مختلف تابش امواج الکترومغناطیسی کارآیی خوبی دارند. همچنین ساختارهای جدید در مقایسه با سایر کارهای انجام شده، پهنای باند جذب خوبی دارند. ساختارها در چندین طرح مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. تعدادی از آن ها دو و سه باند یا باند پهن هستند. نتایج اندازه-گیری و شبیه سازی ساختارهای طراحی شده تطبیق مناسبی با هم دارند. در حال حاضر جاذب های باند پهن، نازک و سبک برای کاربردهای نظامی و تجاری بسیارمورد توجه قرار گرفته است. در اولین گام، جاذب فراماده مدور بسیار نازک با ضخامت لاندا/120 طول موج انتشاری مورد تحقیق قرار گرفته شد. در کاربردهای عملی پهنای باند جذب زیاد بسیار مهم است. برای افزایش پهنای باند معمولا دو روش وجود دارد. در اولین روش ساختارها را با ابعاد مختلف که فرکانس تشدید آن ها نزدیک هم هستند کنار هم چیده می شوند. در روش دوم ساختارها با ابعاد هندسی متفاوت روی هم دیگر چیده می شوند. ساختارها تحت تابش عمود و مایل امواج الکترومغناطیسی در دو قطبش tm و te مورد مطالعه قرار گرفت. مهم ترین ویژگی سازه ها نظیر ضخامت، غیر حساس بودن به نوع قطبش و پهنای باند نیز برای این سازه تحقیق شد. در این مطالعه برای محاسبه جذب از سه روش بازگشتی، عناصر محدود و تفاضل محدود در حوزه زمان استفاده شده است. نمونه هایی از سازه های طراحی شده، ساخته شد و در آزمایشگاه مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج شبیه سازی با اندازه گیری تطابق خوبی با هم داشتند. در گام دوم سازه ای دارای طیف باند پهن مورد مطالعه قرار گرفت. جاذب فراماده باند پهن مسطح به صورت چند لایه در فرکانس مایکروویو طراحی شده است و با سایر طرح های باند پهن مقایسه شده است. این ساختار نیز بر روی یک زیر لایه fr-4 شبیه سازی، بهینه و ساخته شد. نتایج اندازه گیری نشان می دهد که مقدار جذب در تابش عمود و مایل بالای 90% در طیف فرکانسی 5.64- 21.64 گیگاهرتز قرار دارد که می تواند کاربردهایی در مخفی کاری داشته باشد. همچنین، چندین سازه جدید دیگر در این تحقیق در باند x به صورت چند لایه و مقیاس بندی شده طراحی و ساخته شد. نتایج شبیه سازی های عددی با اندازه گیری مطابقت مناسبی با هم دیگر دارند.