Dikdörtgen şekilli mikroşerit antenlerin fiziksel parametrelerinin genetik algoritma ve parçacık sürü optimizasyonu yöntemleriyle tahmini
Estimation of physical parameters of rectangular shaped microstript antennas via genetic algorithm and particle swarm optimization methods
Yazar: ZEYNEP SIDIKA SEVEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SULTAN CAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bant genişliği = Band width ; Genetik algoritmalar = Genetic algorithms ; Mikroşerit antenler = Microstrip antennas

Özet:
Yapısal boyut, ağırlık, üretim maliyeti, basit kurulum imkânı ve hava araçlarının fiziksel yapısına uygunluk gibi özellikleri bakımından füze sistemleri, uçak, uzay aracı ve uydu sistemleri gibi alanlarda hafif profilli antenler ilgi çekmektedir. Düzlemsel ve düzlemsel olmayan yüzeylere entegre edilebilirlik, modern baskı devre teknolojileri kullanılarak basit ve ucuz olarak üretilebilirlik, sert zeminlere monte edildiğinde sistemin mekanik özelliklerini değiştirmeme gibi özellikler mikroşerit antenleri söz konusu uygulamalarda kullanılabilecek en uygun aday yapmaktadır. Bu çalışma kapsamında analiz ve performans tahmini karmaşık yapılara kıyasla daha net olan dikdörtgen şekilli mikroşerit antenler ele alınmaktadır. Tasarım maliyeti ile süresini en aza indirmek için son dönemlerde anten tasarım problemlerin çözümünde sıklıkla uygulanan genetik algoritma ve parçacık sürü optimizasyonu yöntemlerinden faydalanılmaktadır. Bu yöntemler çeşitli alanlarda zor, çok boyutlu süreksiz problemleri optimize etmede etkili olduğu birçok çalışma ile gösterilmiştir. Tasarım parametreleri olarak çalışma frekansı, bant genişliği, besleme konumu ve giriş empedansı olarak belirlenmiştir. Bahsi geçen anten tasarım parametreleri genetik algoritma ve parçacık sürü optimizasyonu ile hesaplanmıştır. Bu hesaplamaların tümü MATLAB® programında yapılmıştır. Hesaplama bulguları literatürde bulunan diğer çalışmalar ve deneysel verilerle kıyaslanmıştır. Karşılaştırma sonucunda hesaplama bulgularının deneysel verilerle örtüştüğü görülmüştür. Optimizasyon sonrasında belirlenen parametreler kullanılarak doğrulama amaçlı anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan antenler CST Studio Suite® yazılımı aracılığıyla yapılan analizlerle test edilmiş, doğrulanmış ve sonuçları sunulmuştur.

Abstract:
Light-profile antennas attract attention in areas such as missile systems, aircraft, spacecraft and satellite systems due to their features such as structural size, weight, production cost, simple installation possibility and compatibility with the physical structure of aircraft. Microstrip antennas are the most suitable candidates to be used in these applications, such as integratability on planar and non-planar surfaces, simple and low cost production using modern printed circuit technologies, and not changing the mechanical properties of the system when mounted on hard floors. In this study, rectangular shaped microstrip antennas, which are clearer in analysis and performance estimation compared to complex structures, are discussed. In order to minimize the design cost and design time, genetic algorithm and particle swarm optimization methods, which are frequently applied in the solution of antenna design problems, are used recently. These methods have been shown by many studies to be effective in optimizing difficult, multidimensional discontinuous problems in various fields. The design parameters were determined as resonant frequency, bandwidth, feeding point and input impedance. The mentioned antenna design parameters were calculated using genetic algorithm and particle swarm optimization. All of these calculations were carried out in MATLAB® environment. The calculation results were compared with other studies and experimental data presented in the literature. As a result, it is seen that the calculation findings are in good agreement with the experimental results. The designed antenna has been tested, verified and the results are presented by the analyzes made through the CST Studio Suite® software.