MAOA: Un algoritmo de optimización rápido y efectivo para el diseño de arreglos de antenas lineales
Autores: Raghuvanshi, Anoop; Sharma, Abhinav; Awasthi, Abhishek Kumar; Sharma, Abhishek; Singhal, Rahul; Chong, Kim Soon; Tiang, Sew Sun; Lim, Wei Hong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
MAOA: Un algoritmo de optimización rápido y efectivo para el diseño de arreglos de antenas lineales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Telecomunicaciones
Palabras clave
Algoritmo de optimización aritmética
Aplicaciones electromagnéticas
Mínimos locales
Exploración global
Optimización restringida
Arreglo de antenas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta el algoritmo de optimización aritmética modificada (MAOA), un algoritmo de optimización rápido y efectivo diseñado específicamente para aplicaciones electromagnéticas. Su principal ventaja es su capacidad para evitar mínimos locales al lograr un equilibrio entre la exploración global y las búsquedas de explotación local. Este equilibrio se mantiene a través de tres mejoras clave: un proceso de inicialización mejorado, un mecanismo de guía distintivo para dirigir las búsquedas y una fase de aprendizaje adicional para refinar las soluciones recién encontradas. Esta innovación en el proceso aumenta significativamente el rendimiento de MAOA al abordar tanto desafíos de optimización restringida como no restringida. En este estudio, se aplica MAOA para optimizar el espaciado y la amplitud de corriente de los elementos de una matriz de antenas lineales (LAA), con el objetivo de minimizar el nivel de lóbulos laterales máximos (PSLL), el nivel de lóbulos laterales cercanos (CSLL) y el nivel total de lóbulos laterales (SLL), tanto con como sin restricciones sobre el ancho de haz del primer nulo (FNBW), así como la posición de los nulos con minimización de SLL. Diez diseños, que comprenden 10 y 20 elementos de antena de LAA y una matriz de antena circular de 14 elementos (CAA), muestran la competencia de MAOA en la síntesis de patrones de matrices de antenas. Optimizar las posiciones de los elementos resulta en un PSLL de -21.28 dB, un CSLL de -34.50 dB y una profundidad de nulo de -89.00 dB, mientras que optimizar la amplitud de corriente logra un PSLL de -24.32 dB, un CSLL de -29.73 dB y una profundidad de nulo de -77.60 dB en varios diseños de antenas. Los resultados de la simulación revelan que MAOA supera significativamente a las matrices lineales uniformes tradicionales (ULA) y a las técnicas de optimización establecidas. Su superioridad se confirma aún más a través de una prueba de suma de rangos de Wilcoxon y una prueba de Friedman.
Descripción
Este documento presenta el algoritmo de optimización aritmética modificada (MAOA), un algoritmo de optimización rápido y efectivo diseñado específicamente para aplicaciones electromagnéticas. Su principal ventaja es su capacidad para evitar mínimos locales al lograr un equilibrio entre la exploración global y las búsquedas de explotación local. Este equilibrio se mantiene a través de tres mejoras clave: un proceso de inicialización mejorado, un mecanismo de guía distintivo para dirigir las búsquedas y una fase de aprendizaje adicional para refinar las soluciones recién encontradas. Esta innovación en el proceso aumenta significativamente el rendimiento de MAOA al abordar tanto desafíos de optimización restringida como no restringida. En este estudio, se aplica MAOA para optimizar el espaciado y la amplitud de corriente de los elementos de una matriz de antenas lineales (LAA), con el objetivo de minimizar el nivel de lóbulos laterales máximos (PSLL), el nivel de lóbulos laterales cercanos (CSLL) y el nivel total de lóbulos laterales (SLL), tanto con como sin restricciones sobre el ancho de haz del primer nulo (FNBW), así como la posición de los nulos con minimización de SLL. Diez diseños, que comprenden 10 y 20 elementos de antena de LAA y una matriz de antena circular de 14 elementos (CAA), muestran la competencia de MAOA en la síntesis de patrones de matrices de antenas. Optimizar las posiciones de los elementos resulta en un PSLL de -21.28 dB, un CSLL de -34.50 dB y una profundidad de nulo de -89.00 dB, mientras que optimizar la amplitud de corriente logra un PSLL de -24.32 dB, un CSLL de -29.73 dB y una profundidad de nulo de -77.60 dB en varios diseños de antenas. Los resultados de la simulación revelan que MAOA supera significativamente a las matrices lineales uniformes tradicionales (ULA) y a las técnicas de optimización establecidas. Su superioridad se confirma aún más a través de una prueba de suma de rangos de Wilcoxon y una prueba de Friedman.