Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Surrogate-based multi-objective optimization of compact microwave couplers

Kurgan P., Kozieł S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 9

73--76

EN

This work presents a rigorous methodology for expedited simulation-driven multi-objective design of microwave couplers with compact footprints. The proposed approach is a viable alternative for computationally expensive population-based metaheuristics and exploits a surrogate-assisted point-by-point Pareto set determination scheme that utilizesfor the sake of computational efficiencyspace-mapping-corrected equivalent circuit models. The technique is showcased using a complex design example of a compact rat-race coupler, for which a set of nine alternative design solutions is efficiently identified. The latter illustrate the best possible trade-offs between conflicting design objectives for the structure at hand, that is, operational bandwidth and layout area. The overall design cost corresponds to approximately twenty high-fidelity electromagnetic simulations of the miniaturized coupler.

PL

W pracy zaprezentowano metodologię projektowania kompaktowych sprzęgaczy mikrofalowych w oparciu o efektywną numerycznie analizę wielokryterialną. Proponowane podejście stanowi atrakcyjną alternatywę dla populacyjnych metod metaheurustycznych i polega na wyznaczeniu poszczególnych rozwiązań Pareto-optymalnych poprzez jednokryterialną optymalizację z ograniczenami, wykorzystującą modele obwodowe i metodę odwzorowania przestrzeni. Przykładem zastosowania przedstawionej metody jest projekt zminiaturyzowanego sprzęgacza pierścieniowego, dla którego wyznaczono dziewięć konkurencyjnych rozwiązań układowych, przedstawiających kompromis pomiędzy sprzecznymi kryteriami projektowymi, tj. pasmem pracy i powierzchnią struktury. Całkowity koszt projektowania nie przekracza dwudziestu symulacji elektromagnetycznych zminiaturyzowanego sprzęgacza mikrofalowego.

2

On fast optimization of quasi-periodic slow-wave structures: application to broadband microwave coupler miniaturization

Kurgan P., Kozieł S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 9

69--72

EN

This work discusses design optimization of quasi-periodic slow-wave structures in the context of wideband branch-line coupler miniaturization. Size reduction is achieved by using slow-wave structures as substitutes for conventional transmission lines that constitute a reference circuit. Selection of a specific cell realization as well as determination of a repetition factor of the quasi-periodic slow-wave structure is accomplished by optimization-based theoretical studies. The principal design procedure involves cell optimization using electromagnetic simulations, local response surface approximation modeling of the single cell, and surrogate-based optimization of the slow-wave structure composed of cascaded cell approximation models. Surrogatebased design closure is applied to account for T-junction effects neglected throughout the design process. The final coupler exhibits a high-performance operation over a 31% bandwidth and occupies only 1/3 of the reference circuit area.

PL

W pracy omówiono problem optymalizacji quasi-periodycznych struktur ze spowolnieniem fali w kontekście miniaturyzacji szerokopasmowego sprzęgacza gałęziowego. Redukcja powierzchni została osiągnięta poprzez zastosowanie struktur ze spowolnieniem fali jako zamienników dla konwencjonalnych linii transmisyjnych, które są podstawowymi elementami składowymi obwodu referencyjnego. Połączenie kaskadowe kilku komórek ze spowolnieniem fali umożliwia uzyskanie szerokiego pasma pracy kompletnej struktury. Wybór konkretnej realizacji komórki oraz określenie współczynnika powtarzalności dla quasi-periodycznej struktury ze spowolnieniem fali jest przeprowadzone na podstawie badań teoretycznych opartych na optymalizacji. Właściwa procedura projektowania wykorzystuje optymalizację elektromagnetyczną pojedynczej komórki oraz jej lokalne modelowanie aproksymacyjne, a następnie metodę modeli zastępczych do przeprowadzenia efektywnej optymalizacji kaskadowego połączenia lokalnych modeli aproksymacyjnych pojedynczej komórki. Ponadto zastosowano efektywną procedurę strojenia sprzęgacza gałęziowego w celu uwzględnienia efektów łączników typu T. Otrzymana w ten sposób struktura cechuje się wysoką wydajnością oraz pracą szerokopasmową przy zajmowanej powierzchni odpowiadającej 1/3 powierzchni struktury referencyjnej.

3

A Novel Structure and Design Optimization of Compact Spline-Parameterized UWB Slot Antenna

Koziel S., Bekasiewicz A.

Metrology and Measurement Systems

|

2016

|

Vol. 23, nr 4

637--643

EN

In this paper, a novel structure of a compact UWB slot antenna and its design optimization procedure has been presented. In order to achieve a sufficient number of degrees of freedom necessary to obtain a considerable size reduction rate, the slot is parameterized using spline curves. All antenna dimensions are simultaneously adjusted using numerical optimization procedures. The fundamental bottleneck here is a high cost of the electromagnetic (EM) simulation model of the structure that includes (for reliability) an SMA connector. Another problem is a large number of geometry parameters (nineteen). For the sake of computational efficiency, the optimization process is therefore performed using variable-fidelity EM simulations and surrogate-assisted algorithms. The optimization process is oriented towards explicit reduction of the antenna size and leads to a compact footprint of 199 mm2 as well as acceptable matching within the entire UWB band. The simulation results are validated using physical measurements of the fabricated antenna prototype.