Frequency Selective Surface Design And Analysis In C-Band

Year 2023, Volume: 28 Issue: 2, 597 - 612, 31.08.2023

Yağmur Barış , Uğur Yalçın

https://doi.org/10.17482/uumfd.1111388

Abstract

Frequency selective surfaces (FSS) are periodic structures that allow electromagnetic waves incident on the surface to transmit, reflect or absorb in a specified frequency range. In the study, three different geometric shapes of FSY were designed. The effect of changing the parameters used on the s parameters, resonance frequency, bandwidth and maximum absorption value by performing optimization studies on the unit cells withoutIn the C-band (4 GHz-8 GHz), a new ultra-wideband (UGB) FSY was obtained by combining two structures designed to increase the bandwidth at -10 dB gain. disturbing the basic transmission characteristics of the designed structures has been studied. The resulting new UGB FSM aims to reduce the radar cross-sectional area (RCSA). Simulation and analysis of the design were carried out with CST Studio Suite 3D program.

Keywords

C-Band, Frequency Selective Surface (FSS), Radar Cross Section (RCA), Band Stop Filter, Ultra-Wide Band (UWB)

C-BANDINDA FREKANS SEÇİCİ YÜZEY TASARIMI VE ANALİZİ

Abstract

Belirlenen frekans aralığında yüzeye gelen elektromanyetik dalgaların iletim, yansıma veya soğurma özelliği göstermesini sağlayan periyodik yapılara frekans seçici yüzeyler (FSY) denir. Çalışmada üç farklı geometrik şekle sahip FSY tasarlanmıştır. Tasarlanan yapıların temel iletim karakteristiğini bozmadan, birim hücreleri üzerinde optimizasyon çalışmaları yaparak, kullanılan parametrelerin değiştirilmesinin, s parametreleri, rezonans frekansı, bant genişliği ve maksimum soğurma değerine etkisi incelenmiştir. Cbandında (4 GHz–8 GHz) gerçekleştirilen çalışmalarda -10 dB kazanç değerinde bant genişliğini arttırabilmek için tasarlanan iki yapının üst üste birleştirilmesiyle yeni bir ultra geniş bantlı (UGB) FSY elde edilmiştir. Elde edilen yeni UGB FSY ile radar kesit alanının (RKA) azaltılması amaçlanmıştır. Tasarıma ait benzetim ve analizler CST Studio Suite 3D programı ile gerçekleştirilmiştir.

Keywords

C-Bandı, Frekans Seçici Yüzey (FSY), Radar Kesit Alanı (RKA), Bant Durduran Filtre, Ultra Geniş Bant (UGB)

References

• 1. Angun, M. (2017) X-Bandı İçin Üç Boyutlu Frekans Seçici Yüzey Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya. https://hdl.handle.net/20.500.12619/79128
• 2. Azemi S. N., Ghorbani K., Rowe W. S. T. (2012) 3D Frequency Selective Surfaces, Progress In Electromagnetics Research , (29), 191–203. doi:10.2528/PIERC12033006
• 3. Azemi, S.N., Rowe, W.S.T. (2011) Development and Analysis of 3D Frequency Selective Surfaces, Proceeding of the Asia – Pacific Microwave Conference, 694. doi:10.2528/PIERC12033006
• 4. Barış Altay, Y. (2022) Radar kesit alanının azaltılması için ultra geniş bantlı frekans seçici yüzey tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bursa. http://hdl.handle.net/11452/30967
• 5. Choi, I., Lee, D., Lee, D. G. (2014). Hybrid Composite Low-Observable Radome Composed of E-Glass/Aramid/Epoxy Composite Sandwich construction and Frequency Selective Surface. Composite Structures, 117 (11), 98-104. doi: 10.1016/j.compstruct.2014.06.031
• 6. Göksel, F. (2018) Geniş bant durduran frekans seçici yüzeyin tasarımı, Kırklareli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırklareli. https://hdl.handle.net/20.500.11857/675
• 7. Hu D. ve Tennant A. (2012) 3D Saw-tooth Frequency Selective Surfaces, Loughborough Antennas & Propagation Conference, 1-4. doi: 10.1109/LAPC.2012.6403068
• 8. Kiermeier, W., Biebl, E. (2007) New dual-band frequency selective surface for gsm frequency shielding, 37th Eur. Microwave Conference, 222-225.doi: 10.1109/EUMC.2007.4405166
• 9. Kim, P. C., Lee, D. G., Seo, I. S.,Kim, G. H. (2008). LowObservable Radomes Composed of Composite Sandwich Constructions and Frequency Selective Surface. Composite Science Technology, 68 (9), 2163-2170. doi: 10.1016/j.compscitech.2008.03.016
• 10. Kocakaya, A. ve Çakır, G. (2018) Novel angular-independent higher order band-stop frequency selective surface for X-band applications, IET Microwaves, Antennas & Propagation, 12(1), 15-22. https://doi.org/10.1049/iet-map.2016.0907
• 11. Li, L., Qiang, C., Qiaowei, Y., Sawaya, K., Maruyama, T., Furuno, T. ve Uebayashi, S. (2011) Frequency selective reflect array using crosseddipole element with square loops for wireless communication applications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 59, No. 1, 89–99. doi:10.1109/TAP.2010.2090455
• 12. Mittra, R., Chan, C.H. ve Cwik, T. (1988) Techniques for analyzing frequency selective surfaces: A review, Proc. IEEE, 76, 1593-1616. https://doi.org/10.1109/5.16352
• 13. O’Nians, F. ve Matson, J. (1966) Antenna feed system utilizing polarization independent frequency selective intermediate reflector, US Patent 3,231,892.
• 14. Seven S. Z., Günaydın Ö. F., Öztürk M., Can S., (2022) Design of Dual-Band Circular Frequency Selective Surface for S-Band And C-Band Applications, ELECO 2022 Elektrik-Elektronik ve Biyomedikal, Bursa. ID 49
• 15. Taylor, P. S., Bathelor, J. C. ve Parker, E. A. (2011) A passively switched dual-band circular FSS slot array, IEEE Conference on Antenna and Propagation in Wireless Communications (APWC), 648–651. doi:10.1109/APWC.2011.6046791
• 16. Topcuoğlu, C., (2018) X bant frekans seçici yüzeyle random tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Tez No: 514739
• 17. Yiğit, E., Duysak H. (2019). Determination of optimal layer sequence and thickness for broadband multilayer absorber design using double-stage artificial bee colony algorithm. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 67 (8). doi:10.1109/TMTT.2019.2919574
• 18. Zheng, S. F., Yin, Y. Z. ve Ren, X. S. (2011) Interdigitated hexagon loop unit cells for wideband miniaturized frequency selective surface, 9th International Symposium Antennas Propagation and EM Theory (ISAPE), 770–720. doi:10.1109/ISAPE.2010.5696582