Desarrollo de métodos de análisis y optimización aplicados a estructuras periódicas

Resumen

Esta Tesis Doctoral presenta una metodología que, mediante la combinación de una técnica de análisis numérico muy eficiente y optimizadores de tipo heurístico, permite abordar el diseño optimizado de estructuras periódicas multicapa planas con un número arbitrario de medios dieléctricos y con celdas unidad rectangulares del mismo tamaño. El empleo de un método de análisis eficiente constituye un requisito básico de la metodología propuesta dado que el único nexo de unión entre los optimizadores y el problema real se establece mediante funciones de coste que implican el análisis de la respuesta de la estructura en cada paso del optimizador. Por tanto, dado que prácticamente todo el esfuerzo computacional recae sobre la evaluación de esta función de coste, se ha desarrollado un método de análisis multicapa basado en el CG-FFT que permite obtener de forma muy eficiente el campo dispersado por la estructura periódica. Este método formula la interacción armónica entre capas metálicas en términos de una función de Green multicapa basada en una serie de factores de traslación modal. Se ha realizado un extenso y detallado estudio relativo a la eficiencia de los métodos de optimización considerados para abordar el problema. En este estudio se han considerado diferentes versiones de optimizadores basados en algoritmos genéticos (GA), optimización mediante enjambres de partículas (PSO) y recocido simulado (SA). La metodología se ha aplicado en el ámbito del diseño de superficies selectivas en frecuencia (FSS) y conductores magnéticos artificiales (AMC). Además, se han construido varios prototipos de superficies periódicas monocapa y multicapa y una antena de bajo perfil basada en un plano AMC optimizado que han sido caracterizados experimentalmente.