Diseño óptimo de una matriz de antenas reconfigurables aperiódicas adecuada para aplicaciones de radiodifusión
Autores: Gravas, Ioannis P.; Zaharis, Zaharias D.; Lazaridis, Pavlos I.; Yioultsis, Traianos V.; Kantartzis, Nikolaos V.; Antonopoulos, Christos S.; Chochliouros, Ioannis P.; Xenos, Thomas D.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Diseño óptimo de una matriz de antenas reconfigurables aperiódicas adecuada para aplicaciones de radiodifusión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Antena de matriz de antena de microcinta reconfigurable
Antena de estación base DVB-T
Conformación de patrón de radiación
Ganancia directa
Nivel de lóbulo lateral
Optimización de enjambre de partículas
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Se diseña un conjunto de antenas microstrip reconfigurables aperiódicas para servir como antena de estación base de DVB-T que opera en un único canal de radiodifusión. El conjunto de antenas está optimizado a 698 MHz (frecuencia central del canal 49 de DVB-T) para lograr simultáneamente un patrón de radiación particular con alto ganancia frontal, inclinación del lóbulo principal y llenado nulo dentro del área de servicio, así como un nivel bajo de lóbulos laterales fuera del área de servicio, y una baja relación de onda estacionaria en las entradas de todos los elementos del conjunto. Para satisfacer simultáneamente todos los requisitos anteriores, se optimizan tanto las dimensiones de la geometría como los pesos de alimentación del conjunto (amplitudes y fases), lo que lleva a un problema complejo multi-variable y multi-objetivo. El problema se resuelve aplicando una variante mejorada de optimización de enjambre de partículas (PSO) recientemente desarrollada, llamada PSO con mutación de velocidad, en conjunto con el paquete de software CST, que es empleado por el PSOvm cada vez que se requiere un análisis de onda completa. Además, se comparan todos los métodos de optimización encontrados en el entorno de CST con el PSOvm. Los resultados muestran que el PSOvm es capaz de producir una geometría de conjunto de antenas que está más cerca de los requisitos predefinidos que las geometrías derivadas por el resto de los optimizadores, en la menor cantidad de tiempo computacional.
Descripción
Se diseña un conjunto de antenas microstrip reconfigurables aperiódicas para servir como antena de estación base de DVB-T que opera en un único canal de radiodifusión. El conjunto de antenas está optimizado a 698 MHz (frecuencia central del canal 49 de DVB-T) para lograr simultáneamente un patrón de radiación particular con alto ganancia frontal, inclinación del lóbulo principal y llenado nulo dentro del área de servicio, así como un nivel bajo de lóbulos laterales fuera del área de servicio, y una baja relación de onda estacionaria en las entradas de todos los elementos del conjunto. Para satisfacer simultáneamente todos los requisitos anteriores, se optimizan tanto las dimensiones de la geometría como los pesos de alimentación del conjunto (amplitudes y fases), lo que lleva a un problema complejo multi-variable y multi-objetivo. El problema se resuelve aplicando una variante mejorada de optimización de enjambre de partículas (PSO) recientemente desarrollada, llamada PSO con mutación de velocidad, en conjunto con el paquete de software CST, que es empleado por el PSOvm cada vez que se requiere un análisis de onda completa. Además, se comparan todos los métodos de optimización encontrados en el entorno de CST con el PSOvm. Los resultados muestran que el PSOvm es capaz de producir una geometría de conjunto de antenas que está más cerca de los requisitos predefinidos que las geometrías derivadas por el resto de los optimizadores, en la menor cantidad de tiempo computacional.