BAZI OPTİMİZASYON YÖNTEMLERİNİN YAMA ANTEN PROBLEMLERİNDEKİ PERFORMANSI
BAZI OPTİMİZASYON YÖNTEMLERİNİN YAMA ANTEN PROBLEMLERİNDEKİ PERFORMANSI
Yazar: Aydemir, M. Emre
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 29 No. 3, 2014
Anahtar kelimeler: Yama antenler, optimizasyon, hesaplamalı elektromanyetik yöntemleri

Optimizasyon yöntemleri basit lokalden, karmaşık global olanlara, türev tabanlılardan sürü-parçacık tabanlı algoritmaları kapsayacak şekilde geniş bir aralığa sahiptir. Bu sebeple Hesaplamalı Elektromanyetik (Computational Electromagnetics – CEM) problemleri için hangi yöntemin uygun olduğuna karar vermek güç olabilir. Literatürde CEM problemlerinin çözümüne yönelik birçok optimizasyon uygulaması mevcuttur ancak belirli tür problem için hangi yöntemin uygun olduğuna dair yapılmış kıyaslamalı çalışmalar yok denecek kadar azdır, dolayısıyla ilk denemelerde hesaplama kaynakları ve zaman verimsizce kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, yöntem olarak İnterpole edilmiş Quasi-Newton (QN), Nelder-Mead (NM), Genetik Algoritma (GA) ve Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) Algoritması gibi birbirlerinden belirgin farkları olan algoritmalar seçilmiştir. Basit C-tipinde ve daha karmaşık H-tipinde iki yama antenin tasarımları bahsi geçen yöntemler ile gerçekleştirilmiştir. Antenlerin seçimindeki dikkat edilen husus, ilkinin tasarım parametreleri analitik olarak tanımlanabilirken ikincisinin daha karmaşık ve doğrusal olmayan bir modele sahip olmasıdır. Bu sayede optimizasyon yöntemlerinin performansları daha yüksek doğrulukla değerlendirilebilir. Antenlerin fiziksel boyutları algoritmaların giriş parametrelerini, hedeflenen rezonans frekanslarındaki geri dönüş kaybı (S11) da hedef fonksiyonunu teşkil etmektedir. Problemlerin doğası ve karmaşıklığı sebebiyle algoritmaların çok farklı performans gösterdikleri gözlemlenmiştir. Algoritmaların performansları değerlendirilmiş ve uygun seçim kararını vermek için kriterler belirlenmiştir. Algoritmaların doğruluk, işlem zamanı gibi birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları sıralanmış, bulunan sonuçlar deneysel ölçümler ile de teyit edilmiştir.

Optimizasyon yöntemleri basit lokalden, karmaşık global olanlara, türev tabanlılardan sürü-parçacık tabanlı algoritmaları kapsayacak şekilde geniş bir aralığa sahiptir. Bu sebeple Hesaplamalı Elektromanyetik (Computational Electromagnetics – CEM) problemleri için hangi yöntemin uygun olduğuna karar vermek güç olabilir. Literatürde CEM problemlerinin çözümüne yönelik birçok optimizasyon uygulaması mevcuttur ancak belirli tür problem için hangi yöntemin uygun olduğuna dair yapılmış kıyaslamalı çalışmalar yok denecek kadar azdır, dolayısıyla ilk denemelerde hesaplama kaynakları ve zaman verimsizce kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, yöntem olarak İnterpole edilmiş Quasi-Newton (QN), Nelder-Mead (NM), Genetik Algoritma (GA) ve Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) Algoritması gibi birbirlerinden belirgin farkları olan algoritmalar seçilmiştir. Basit C-tipinde ve daha karmaşık H-tipinde iki yama antenin tasarımları bahsi geçen yöntemler ile gerçekleştirilmiştir. Antenlerin seçimindeki dikkat edilen husus, ilkinin tasarım parametreleri analitik olarak tanımlanabilirken ikincisinin daha karmaşık ve doğrusal olmayan bir modele sahip olmasıdır. Bu sayede optimizasyon yöntemlerinin performansları daha yüksek doğrulukla değerlendirilebilir. Antenlerin fiziksel boyutları algoritmaların giriş parametrelerini, hedeflenen rezonans frekanslarındaki geri dönüş kaybı (S11) da hedef fonksiyonunu teşkil etmektedir. Problemlerin doğası ve karmaşıklığı sebebiyle algoritmaların çok farklı performans gösterdikleri gözlemlenmiştir. Algoritmaların performansları değerlendirilmiş ve uygun seçim kararını vermek için kriterler belirlenmiştir. Algoritmaların doğruluk, işlem zamanı gibi birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları sıralanmış, bulunan sonuçlar deneysel ölçümler ile de teyit edilmiştir.