Expedited optimization of antenna input characteristics with adaptive Broyden updates - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Expedited optimization of antenna input characteristics with adaptive Broyden updates

Abstrakt

Simulation-driven adjustment of geometry and/or material parameters is a necessary step in the design of contemporary antenna structures. Due to their topological complexity, other means, such as supervised parameter sweeping, does not usually lead to satisfactory results. On the other hand, rigorous numerical optimization is computationally expensive due to a high cost of underlying full-wave electromagnetic (EM) analyses, otherwise required to assess antenna performance in a reliable manner. Design closure normally requires a local search, often carried out by means of gradient-based procedures. In this work, accelerated trust-region gradient-search algorithm is proposed for expedited optimization of antenna structures. In our approach, finite differentiation conventionally used to estimate the antenna response Jacobian is replaced, for selected variables, by a rank-one Broyden updating formula. The selection of variables is governed by the alignment between the direction of the recent design relocation and the coordinate system axes. Operation and performance of the algorithm is demonstrated using a set of benchmark wideband antennas. Comprehensive numerical validation indicates significant computational savings of up to 70 percent that can be achieved without compromising the design quality in a significant manner.

Cytowania

  • 1 2

    CrossRef

  • 1 0

    Web of Science

  • 1 3

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 10 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Copyright (Emerald Publishing Limited)

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
ENGINEERING COMPUTATIONS nr 37, strony 851 - 862,
ISSN: 0264-4401
Język:
angielski
Rok wydania:
2020
Opis bibliograficzny:
Kozieł S., Pietrenko-Dąbrowska A.: Expedited optimization of antenna input characteristics with adaptive Broyden updates// ENGINEERING COMPUTATIONS -Vol. 37,iss. 3 (2020), s.851-862
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1108/ec-01-2019-0023
Bibliografia: test
  1. Al-Azza, A.A., Al-Jodah, A.A., Harackiewicz, F.J. (2016), "Spider monkey optimization: a novel technique for antenna optimization", IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., Vol. 15, pp. 1016-1019. otwiera się w nowej karcie
  2. Alsath, M.G.N., Kanagasabai, M. (2015), "Compact UWB monopole antenna for automotive communications", IEEE Trans. Ant. Prop., Vol. 63 No. 9, pp. 4204-4208, 2015. otwiera się w nowej karcie
  3. Balanis, C.A. (Ed.). (2008), Modern Antenna Handbook, Wiley-Interscience. otwiera się w nowej karcie
  4. Bekasiewicz, A., Koziel, S. (2016), "Cost-efficient design optimization of compact patch antennas with improved bandwidth", IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., Vol. 15, pp. 270- 273. otwiera się w nowej karcie
  5. Berguin, S.H., Rancourt, D., Mavris, D.N. (2015), "Method to facilitate high-dimensional space exploration using computationally expensive analyses", AIAA Journal, Vol. 53 No. 12, pp. 3752-3765. otwiera się w nowej karcie
  6. Chamaani, S., Mirtaheri, S.A., Abrishamian, M.S. (2011), "Improvement of time and frequency domain performance of antipodal Vivaldi antenna using multi-objective particle swarm optimization", IEEE Trans. on Ant. Prop., Vol. 59, pp. 1738-1742. otwiera się w nowej karcie
  7. Chiu, Y.H., Chen, Y.S. (2015), "Multi-objective optimization of UWB antennas in impedance matching, gain, and fidelity factor", IEEE Int. Symp. Ant. Prop., Vancouver, BC, pp. 1940-1941. otwiera się w nowej karcie
  8. Conn, A., Scheinberg, K., Vincente, L.N. (2009), Introduction to Derivative-Free Optimization, MPS-SIAM Series on Optimization, SIAM. otwiera się w nowej karcie
  9. Elliott, R.C. (2003), Antenna Theory and Design, Revised ed., Wiley. otwiera się w nowej karcie
  10. Ghassemi, M., Bakr, M., Sangary, N. (2013), "Antenna design exploiting adjoint sensitivity-based geometry evolution", IET Micro. Ant. Prop., Vol. 7 No. 4, pp. 268-276. otwiera się w nowej karcie
  11. Goudos, S. K., Siakavara, K., Samaras, T., Vafiadis, E.E., Sahalos, J.N. (2011), "Self- adaptive differential evolution applied to real-valued antenna and microwave design problems", IEEE Trans. Ant. Prop., Vol. 59 No. 4, pp. 1286-1298. otwiera się w nowej karcie
  12. Haq, M.A., Koziel, S., Cheng, Q.S. (2017), "EM-driven size reduction of UWB antennas with ground plane modifications", Int. Applied Comp. Electromagnetics Society (ACES China) Symposium, China, pp. 1-2.
  13. Hansen, R.C. (2009), Phased Arrays Antennas, 2nd ed., Wiley. otwiera się w nowej karcie
  14. Iqbal, A., Saraereh, O.A., Ahmad, A.W., Bashir, S. (2018), "Mutual coupling reduction using F-shaped stubs in UWB-MIMO antennas", IEEE Access., Vol. 6, pp. 2755-2759. otwiera się w nowej karcie
  15. Jacobs, J.P. (2016), "Characterization by Gaussian processes of finite substrate size effects on gain patterns of microstrip antennas", IET Micro. Ant. Prop., Vol. 10 No. 11, pp. 1189-1195. otwiera się w nowej karcie
  16. Koziel, S. (2015), "Fast simulation-driven antenna design using response-feature surrogates", Int. J. RF Micro. CAE., Vol. 25 No. 5, pp. 394-402. otwiera się w nowej karcie
  17. Koziel, S., Bandler, J.W., Cheng, Q.S. (2010), "Robust trust-region space-mapping algorithms for microwave design optimization", IEEE Trans. Micro. Theory Tech., Vol. 58 No. 8, pp. 2166-2174. otwiera się w nowej karcie
  18. Koziel, S., Bekasiewicz, A. (2016a), "Rapid design optimization of antennas using variable-fidelity EM models and adjoint sensitivities", Eng. Comp., Vol. 33 No. 7, pp. 2007-2018. otwiera się w nowej karcie
  19. Koziel, S., Bekasiewicz, A. (2016b), Multi-objective design of antennas using surrogate models, World Scientific. otwiera się w nowej karcie
  20. Koziel, S., Bekasiewicz, A. (2016c), "Low-cost multi-objective optimization of antennas using Pareto front exploration and response features", IEEE Int. Symp. Ant. Prop., pp. 571-572. otwiera się w nowej karcie
  21. Koziel, S., Ogurtsov, S. (2014), Antenna design by simulation-driven optimization. Surrogate-based approach, Springer. otwiera się w nowej karcie
  22. Lalbakhsh, A., Afzal, M.U., Esselle, K.P. (2017), "Multiobjective particle swarm optimization to design a time-delay equalizer metasurface for an electromagnetic band- gap resonator antenna", IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., Vol. 16, pp. 912-915. otwiera się w nowej karcie
  23. Mailloux, R.J. (2005), Phased array antenna handbook. 2nd ed., Artech House.
  24. Nair, R.U., Jha, R.M. (2014), "Electromagnetic design and performance analysis of airborne radomes: trends and perspective", IEEE Ant. Prop. Mag., Vol. 56 No. 4, pp. 276-298. otwiera się w nowej karcie
  25. Nocedal, J., Wright, S. (2006), Numerical Optimization. 2nd ed., Springer. otwiera się w nowej karcie
  26. Nosrati, M., Tavassolian, N. (2017), "Miniaturized circularly polarized square slot antenna with enhanced axial-ratio bandwidth using an antipodal y-strip", IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 16, pp. 817-820. otwiera się w nowej karcie
  27. Sarkar, D., Srivastava, K.V., Saurav, K. (2014), "A compact microstrip-fed triple band- notched UWB monopole antenna", IEEE Antennas Wireless Prop. Lett., Vol. 13, pp. 396-399. otwiera się w nowej karcie
  28. Soltani, S., Lotfi, P., Murch, R.D. (2018), "Design and optimization of multiport pixel antennas", IEEE Trans. Ant. Prop., Vol. 66 No. 4, pp. 2049-2054. otwiera się w nowej karcie
  29. Suryawanshi, D.R. and Singh, B.A. (2014), "A compact UWB rectangular slotted monopole antenna", IEEE Int. Conf. Control, Instrumentation, Comm. Comp. Tech. (ICCICCT), pp. 1130-1136. otwiera się w nowej karcie
  30. de Villiers, D.I.L., Couckuyt, I., Dhaene, T. (2017), "Multi-objective optimization of reflector antennas using kriging and probability of improvement", IEEE Int. Symp. Ant. Prop., pp. 985-986. otwiera się w nowej karcie
  31. Volakis, J.L. (Ed.) (2007), Antenna Engineering Handbook. 4th ed., McGraw Hill.
  32. Zhang, S., Pedersen, G.F. (2016), "Mutual coupling reduction for UWB MIMO antennas with a wideband neutralization line", IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., Vol. 15, pp. 166- 169. otwiera się w nowej karcie
  33. Zhou, C. F., Cheung, S.W. (2017), "A wideband CP crossed slot antenna using 1-lambda resonant mode with single feeding", IEEE Trans. Ant. Prop., Vol. 65 No. 8, pp. 4268- 4273. otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 64 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi