Noi ci siamo focalizzati sulle con-
figurazioni fisiche e sulle frequen-
ze di risonanza per determinate
ampiezze d’onda e Comsol Mul-
tiphysics è stato uno strumento
di fondamentale importanza per i
nostri studi.
Una superficie selettiva in fre-
quenza è costituita da una serie
di elementi geometrici.
Le FSS possono avere dimensioni
elettriche molto ampie, in termini
di lunghezza d’onda, con un nu-
mero elevatissimo di elementi. Si-
mulare l’intera superficie sarebbe
quindi estremamente scomodo e
dispendioso in termini di tempo e
potenza di calcolo.
Una risposta efficace
Fortunatamente, Comsol Mul-
tiphysics ha fornito una risposta
molto efficace a questo problema
grazie alla funzionalità periodic
boundary condition (PBC). Essa
consente di simulare una singo-
la cella e, quindi, di riprodurre
un processo che richiede meno
tempo.
Questa funzionalità dà continui-
tà ai campi elettrici e magnetici,
permettendoci di ottenere risultati
equivalenti a quelli che avremmo
simulando l’intera struttura.
Siamo rimasti impressionati dalla
quantità di tempo e di memoria
che è stato possibile risparmiare
grazie al PBC, pur mantenendo il
grado di accuratezza di cui aveva-
mo bisogno per studiare il com-
portamento di una data geometria.
Per una struttura semplice, senza
un substrato dielettrico, stimiamo
che i tempi di simulazione subi-
scano una riduzione nell’ordine
di 100; per una struttura elettrica
molto ampia, potrebbe persino
trattarsi di una riduzione pari a
1.000 volte o più.
Per validare la nostra simulazio-
ne, abbiamo prima analizzato un
caso già affrontato in letteratura
e abbiamo replicato in Comsol
Multiphysics i risultati noti, con
l’intento di mettere a punto la
procedura di simulazione. In un
secondo passaggio, abbiamo ri-
preso questa stessa simulazione
già validata e abbiamo modellato
altri tipi di superficie selettiva in
frequenza, cambiando geometrie
e materiali e valutando l’impatto
di questi cambiamenti sulle pre-
stazioni delle FSS.
Abbiamo utilizzato il software per
studiare le risposte in frequenza di
una varietà di dimensioni e forme
semplici e la loro distribuzione su
una superficie.
È anche possibile rendere il pro-
getto più complesso, usando due
strutture con un comportamento
complementare. In questo modo
possiamo, per esempio, creare
una struttura con frequenze di
risonanza multiple.
La possibilità di prendere in con-
siderazione un qualsiasi numero
di forme evidenzia la capacità del
software di supportarci in modo
efficace nella ricerca di una solu-
zione soddisfacente.
Molto lavoro in meno
L’alternativa sarebbe in realtà
quella di fabbricare e testare spe-
rimentalmente varie forme per la
superficie selettiva in frequenza
e ciò richiederebbe un dispendio
di tempo e denaro di gran lunga
superiore.
Grazie alla modellazione, in po-
chi minuti possiamo determinare
se vale la pena proseguire più
dettagliatamente l’analisi di un
determinato pattern.
Ora stiamo iniziando ad ampliare
il nostro modello per includervi gli
effetti del substrato dielettrico. In
aggiunta, ci auguriamo di iniziare
presto a lavorare con gli algoritmi
di ottimizzazione: di aiuto nei casi
in cui ci troviamo a dover tener
conto di vincoli, come una dimen-
sione massima della cella unitaria.
F. De Vita, S. Di Marco, F. Costa, P.
Turchi - Altran Italia
Il team di Altran che si occupa di simulazione, da sinistra a destra: Fabio Costa, Simone Di Marco,
Francesca De Vita e Paolo Turchi.
SOFTWARE
88
progettare 383
•
SETTEMBRE
2014
