FSS Design System Using Genetic Algorithm and Characteristic Data Base

유전알고리즘과 특성 DB를 이용한 FSS 설계 시스템

  • 이지홍 (충남대학교 메카트로닉스공학과) ;
  • 이필엽 (충남대학교 메카트로닉스공학과) ;
  • 서일성 (국방과학연구소 기술 5-5팀) ;
  • 김근홍 (국방과학연구소 기술 5-5팀)
  • Published : 2006.04.01

Abstract

This paper proposes an FSS(Frequency Selective Surface) design system that automatically derives design parameters minimally specified by engineers. The proposed system derives optimal design parameters through theory of electromagnetic scattering on FSS, database implemented from real data obtained from practically manufactured FSS, and GA(Genetic Algorithm) for optimizing design parameters. The system, at the first step, searches the best matching FSS within preconstructed DB with given characteristics specified by operators, and then sets initial genes from the searched FSS parameters. GA iterates the optimization process until the system finds the FSS design parameters that matches the characteristics specified by operators. The theory for the electromagnetic scattering on FSS is verified by comparing the simulation results with real data obtained by measuring system composed of horn antenna and receiver. The process for manufacturing the FSS is also included in the paper.

본 논문에서는 설계자가 원하는 주파수 특성을 갖는 FSS(Frequency Selective Surface)를 자동으로 설계해주는 시스템을 개발하고 실제 적용한 예를 기술한다. 설계 시스템은 전자파 산란 해석이론, 실제 제작한 FSS들의 특성을 측정하여 구축된 DB, 그리고 유전 알고리즘을 이용해서 설계자가 기대하는 특성을 가진 FSS의 설계 요소들을 제시한다. 설계 시스템은 첫 단계로 설계자가 요구한 특성과 가장 유사한 특성을 갖는 FSS 파라미터들을 DB로부터 구하고, 두 번째 단계로 이 파라미터들로부터 초기 개체들을 구성하여 유전학적 진화를 통해 설계자가 요구한 특성을 갖는 FSS 설계 파라미터가 출력되도록 개발되었다. 유전 알고리즘 내에서 사용되는 FSS 해석이론은 실제 제작된 FSS 샘플을 혼 안테나를 사용하여 실제로 측정한 데이터와 비교 분석하여 그 타당성을 검증하였다. 아울러 FSS를 제작하는 과정도 간단히 소개하였다.

Keywords

References

  1. C.C.Chen, 'Transmission Through a Conducting Screen Perforated Periodically with Apertures', IEEE Trans. Microwave Theory Tech, MTT-18, 677-632, 1970 https://doi.org/10.1109/TMTT.1970.1127298
  2. C.C.Chen, 'Scattering by a Two-Dimension Pe-riodic Array of Conducting Plates', IEEE Trans. Antennas Propagat, AP-18, 660-665, 1970 https://doi.org/10.1109/TAP.1970.1139760
  3. C.C.Chen, 'Diffraction of Electromagnetic Waves by a Conducting Screen Perforated Periodically with Circular Holes', IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 475-481, 1971 https://doi.org/10.1109/TMTT.1971.1127548
  4. Ben.A.Munk, 'Frequency Selective Surfaces: Theory and Design', John Wiley & Sons Inc, 2000 서일성, '주차수 선택적 투과 E-glass/Epoxy 적층판 설계에 관한 연구', 박사학위논문, KAIST, 2004
  5. 서일성, '주파수 선택적 투과 E-glass/Epoxy 적층판 설계에 관한 연구,' 박사학위논문, KAIST
  6. 노행숙, 이동진, 최학근, 'Ku/C 밴드 변형된 사각 루프 주파수 선택 반사기 특성 해석', 대한전자공학회지, 186-196, 11권 2호, 2000
  7. 강봉수, 강부식, 김흥수, '모멘트법을 이용한 주기적 배열을 갖는 무한 크기의 주파수선택 표면 (FSS) 해석', 대한전자공학회 하계학술대회, 290-293, 2004
  8. 서호진, 김흥수, '유전자 알고리즘을 이용한 개구 결합 마이크로스트립 안테나 설계', 대한전자공학회 하계종합학술대회 논문집, 207-210, 1999
  9. J. A. Reed, 'Frequency Selective Surfaces with Multiple Periodic Elements', Ph.D. Dissertation, The University of Texas at Dallas, December 1997
  10. Craig Scott, 'The Spectral Domain Method in Electromagnetics', Artech House, pp. 1-39, 1989
  11. N. Farahat and R. Mittra, 'Analysis of frequency selective surfaces using the finite difference time domain (FDTD) method' Proc, IEEE. Antennas and Propagation Society International Symposium, vol.2, pp.568-571, 2002 https://doi.org/10.1109/APS.2002.1016148
  12. 장병탁, '유전 알고리즘 이론 및 응용', 대한전자공학회지, 제22권 11호, pp.60-70, 1995
  13. 서일성, '주파수 선택적 투과 E-glass/Epoxy 적층판 설계에 관한 연구,' 박사학위논문, KAIST