Optimización basada en factores de penalización ajustados de forma adaptativa para la miniaturización de antenas
Autores: Mahrokh, Marzieh; Koziel, Slawomir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Optimización basada en factores de penalización ajustados de forma adaptativa para la miniaturización de antenas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Miniaturización
Dispositivos electrónicos
Módulos de circuito integrado-antena
Optimización
Análisis electromagnético
Enfoque de función de penalización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
La tendencia continuada hacia la miniaturización de los dispositivos electrónicos requiere la reducción del tamaño de los componentes y circuitos que los componen. Específicamente, los módulos de circuito integrado-antena requieren radiadores compactos en aplicaciones como comunicaciones 5G, dispositivos implantables y en el cuerpo, o internet de las cosas (IoT). El conflicto entre la demanda de tamaño compacto y el rendimiento eléctrico y de campo puede mitigarse mediante la optimización numérica restringida. La evaluación de las restricciones relacionadas con el rendimiento requiere un costoso análisis electromagnético (EM) del sistema en cuestión; por lo tanto, su manejo explícito resulta inconveniente. Una solución alternativa es el enfoque de función de penalización donde el objetivo principal (típicamente, el tamaño de la antena) se complementa con términos adicionales que cuantifican posibles violaciones de las restricciones. Los coeficientes de penalización que determinan las contribuciones de estos términos se ajustan normalmente de forma manual, lo que dificulta el control preciso de las cifras de rendimiento de la antena y a menudo conduce a resultados inferiores en términos de tasas de miniaturización logradas. Este documento propone un algoritmo novedoso que incluye un ajuste automatizado de los factores de penalización a lo largo del proceso de optimización. Nuestra metodología se valida utilizando tres estructuras de antena de banda ancha. Los resultados obtenidos demuestran que el ajuste adaptativo presentado permite un control preciso sobre las violaciones de las restricciones, al tiempo que conduce a mejores tasas de miniaturización en comparación con la configuración manual de términos de penalización.
Descripción
La tendencia continuada hacia la miniaturización de los dispositivos electrónicos requiere la reducción del tamaño de los componentes y circuitos que los componen. Específicamente, los módulos de circuito integrado-antena requieren radiadores compactos en aplicaciones como comunicaciones 5G, dispositivos implantables y en el cuerpo, o internet de las cosas (IoT). El conflicto entre la demanda de tamaño compacto y el rendimiento eléctrico y de campo puede mitigarse mediante la optimización numérica restringida. La evaluación de las restricciones relacionadas con el rendimiento requiere un costoso análisis electromagnético (EM) del sistema en cuestión; por lo tanto, su manejo explícito resulta inconveniente. Una solución alternativa es el enfoque de función de penalización donde el objetivo principal (típicamente, el tamaño de la antena) se complementa con términos adicionales que cuantifican posibles violaciones de las restricciones. Los coeficientes de penalización que determinan las contribuciones de estos términos se ajustan normalmente de forma manual, lo que dificulta el control preciso de las cifras de rendimiento de la antena y a menudo conduce a resultados inferiores en términos de tasas de miniaturización logradas. Este documento propone un algoritmo novedoso que incluye un ajuste automatizado de los factores de penalización a lo largo del proceso de optimización. Nuestra metodología se valida utilizando tres estructuras de antena de banda ancha. Los resultados obtenidos demuestran que el ajuste adaptativo presentado permite un control preciso sobre las violaciones de las restricciones, al tiempo que conduce a mejores tasas de miniaturización en comparación con la configuración manual de términos de penalización.