Σχεδίαση κεραιών χοάνης με χρήση διαφορικής εξέλιξης:
Creators: name: Παππάς, Δημήτριος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Διαφορική Εξέλιξη
Κεραίες Χοάνης
Αλγόριθμοι
Differential Evolution
Horn Antennas
Algorithms

description: Η Διαφορική Εξέλιξη (Differential Evolution, DE) είναι στοχαστική μέθοδος βελτιστοποίησης με πολλές πρακτικές εφαρμογές. Τα τελευταία χρόνια έχουν παρουσιαστεί αρκετές παραλλαγές της. Μία ομάδα τέτοιων παραλλαγών είναι οι αυτό-προσαρμοζόμενοι αλγόριθμοι Διαφορικής Εξέλιξης (Self Adaptive DE). Στην παρούσα εργασία μελετάται μία μεθοδολογία βελτιστοποίησης σχεδίασης κεραιών χοάνης πυραμιδοειδούς μορφής με χρήση αλγορίθμων Διαφορικής Εξέλιξης. Στόχος της μεθόδου είναι ο ακριβέστερος υπολογισμός των φυσικών διαστάσεων της χοάνης με κριτήριο την επιθυμητή απολαβή. Αρχικά γίνεται μελέτη της απόδοσης των διαφόρων μορφών αλγορίθμων Διαφορικής Εξέλιξης πάνω στο συγκεκριμένο πρόβλημα σχεδίασης κεραιών. Επίσης γίνεται σύγκριση με αποτελέσματα της βιβλιογραφίας τα οποία χρησιμοποιούν αναλυτικές σχέσεις για την έκφραση της σχέσης απολαβής/γεωμετρίας ή άλλους αλγορίθμους βελτιστοποίησης όπως ο αλγόριθμος Βελτιστοποίησης με Σμήνος Σωματιδίων (Particle Swarm Optimization). Στη συνέχεια στο πρόβλημα γίνεται εισαγωγή περιορισμών σχεδίασης με σκοπό την μελέτη της απόδοσης των αλγορίθμων σε προβλήματα μεγαλύτερης πολυπλοκότητας. Έτσι εκτός της επιθυμητής τιμής απολαβής των κεραιών, στον υπολογισμό των διαστάσεων λαμβάνεται υπόψη και η επιθυμητή τιμή της γωνίας μισής ισχύος (HPBW) στα δύο επίπεδα ακτινοβολίας (Ε- και Η-επίπεδο). Η μέθοδος βελτιστοποίησης εφαρμόστηκε σε διάφορες περιπτώσεις κεραιών πυραμιδοειδούς χοάνης και τα αποτελέσματα αναδεικνύουν την αποδοτικότητα και χρηστικότητα της προτεινόμενης μεθοδολογίας. Τέλος στα συμπεράσματα σχολιάζεται η απόδοση των διαφορετικών αλγορίθμων και η δυνατότητα εφαρμογής τους και σε άλλα προβλήματα σχεδίασης κεραιών.
description: Differential Evolution (DE) is a stochastic optimization method with many practical applications. During the last few years, there has been a considerable number of variations of the Differential Evolution Algorithm. A group of these variations is the Self Adaptive DE algorithms. In this paper we examine an optimization method for pyramidal horn design through the use of DE. The aim of this method is to calculate more accurately the natural dimensions of an optimum gain pyramidal horn antenna. An optimum gain pyramidal horn antenna is one that produces maximum gain for given E- and H- plane slant lengths. Initially we study the efficiency of the different types of DE algorithms on the pyramidal horn design. Moreover, a comparison takes place with the results of the literature that use analytical relations in order to demonstrate the relationship between gain and geometry or other optimization algorithms, like the Particle Swarm Optimization (PSO). In order to study the efficiency of the algorithms in problems of a more complex nature, we add design constraints at the particular problem. Therefore, besides the desired gain, the desired half power beam width (HPBW) in the two principal planes (E- and H- plane) is also a determining factor in the calculation of the dimensions. The optimization method has been applied in different cases of pyramidal horns and the results demonstrate the efficiency and usefulness of the suggested methodology. In the conclusion of the paper we evaluate the efficiency of the different types of algorithms and the possibility to apply them in other problems of antenna design as well.