Expedited simulation-driven design optimization of UWB antennas by means of response features - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Expedited simulation-driven design optimization of UWB antennas by means of response features

Abstrakt

In this work, a method for fast design optimization of broadband antennas is considered. The approach is based on a feature-based optimization (FBO) concept where reflection characteristics of the structure at hand are formulated in terms of suitably defined feature points. Redefinition of the design problem allows for reducing the design optimization cost, because the dependence of feature point coordinates on antenna dimensions is less nonlinear than for the original frequency characteristics (here, S-parameters). This results in faster convergence of the optimization algorithm. The cost of the design process is further reduced using variable-fidelity electromagnetic (EM) simulation models. In case of UWB antennas, the feature points are defined, among others, as the levels of the reflection characteristic at its local in-band maxima, as well as location of the frequency point which corresponds to acceptable reflection around the lower corner frequency within the UWB band. Also, the number of characteristic points depends on antenna topology and its dimensions. Performance of FBO-based design optimization is demonstrated using two examples of planar UWB antennas. Moreover, the computational cost of the approach is compared to conventional optimization driven by a pattern search algorithm. Experimental validation of the numerical results is also provided.

Cytowania

  • 1 2

    CrossRef

  • 6

    Web of Science

  • 1 8

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 18 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Copyright (2017 Wiley Periodicals, Inc.)

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
INTERNATIONAL JOURNAL OF RF AND MICROWAVE COMPUTER-AIDED ENGINEERING nr 27, strony 1 - 8,
ISSN: 1096-4290
Język:
angielski
Rok wydania:
2017
Opis bibliograficzny:
Kozieł S., Bekasiewicz A.: Expedited simulation-driven design optimization of UWB antennas by means of response features// INTERNATIONAL JOURNAL OF RF AND MICROWAVE COMPUTER-AIDED ENGINEERING -Vol. 27,iss. 6 (2017), s.1-8
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1002/mmce.21102
Bibliografia: test
  1. A. Bekasiewicz, and S. Koziel, -Structure and computationally-efficient simulation-driven design of compact UWB monopole antenna,‖ IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., vol. 14, pp. 1282-1285, 2015. otwiera się w nowej karcie
  2. S. Koziel, S. Ogurtsow, W. Zieniutycz, and A. Bekasiewicz, -Design of a planar UWB dipole antenna with an integrated balun using surrogate-based optimization,‖ IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., vol. 14, pp. 366-369, 2015. otwiera się w nowej karcie
  3. A.A.Kishk and Y.M.M.Antar, -Dielectric resonator antennas,‖ in Antenna Engineering Handbook, J.L. Volakis, Editor, 4th ed., McGraw-Hill, 2007.
  4. C.C. Lin, S.W. Kuo, and H.R. Chuang, -A 2.4-GHz printed meander-line antenna for USB WLAN with notebook-PC housing,‖ IEEE Microwave Wireless Comp. Lett., vol. 15, no. 9, pp. 546-548, 2005. otwiera się w nowej karcie
  5. D. Pinchera and M.D. Migliore, -A Simple and Effective Procedure for Connector Deembedding in Antenna Arrays,‖ IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., vol. 8, pp. 534-537, 2009. otwiera się w nowej karcie
  6. S. Chamaani, M.S. Abrishamian, S.A. Mirtaheri, -Time-domain design of UWB Vivaldi antenna array using multiobjective particle swarm optimization,‖ IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., vol. 9, pp. 666-669, 2010. otwiera się w nowej karcie
  7. A. Bekasiewicz and S. Koziel, -Structure and design optimisation of compact UWB slot antenna,‖ Electronics Lett., vol. 52, no. 9, pp. 681-682, 2016. otwiera się w nowej karcie
  8. J. Nocedal and S. Wright, Numerical Optimization, 2 nd edition, Springer, New York, 2006. otwiera się w nowej karcie
  9. A. Conn, K. Scheinberg, and L.N. Vincente, Introduction to Derivative-Free Optimization, MPS-SIAM Series on Optimization, Philadelphia, 2009. otwiera się w nowej karcie
  10. R. L. Haupt, -Antenna design with a mixed integer genetic algorithm,‖ IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 55, no. 3, pp. 577-582, Mar. 2007. otwiera się w nowej karcie
  11. M. F. Pantoja, P. Meincke, and A. R. Bretones, -A hybrid genetic algorithm space- mapping tool for the optimization of antennas,‖ IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 55, no. 3, pp. 777-781, Mar. 2007. otwiera się w nowej karcie
  12. N. Jin and Y. Rahmat-Samii, -Parallel particle swarm optimization and finite-difference time-domain (PSO/FDTD) algorithm for multiband and wide-band patch antenna designs,‖ IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 53, no. 11, pp. 3459-3468, Nov. 2005. otwiera się w nowej karcie
  13. A. Halehdar, D.V. Thiel, A. Lewis, and M. Randall, -Multiobjective optimization of small meander wire dipole antennas in a fixed area using ant colony system,‖ Int. J. RF and Microwave CAE, vol. 19, No. 5, pp. 592-597, 2009. otwiera się w nowej karcie
  14. O.M.H. Ahmed, A.R. Sebak, T.A. Denidni, -Compact UWB printed monopole loaded with dielectric resonator antenna,‖ Electronics Lett., vol. 47, no. 1, pp. 7-8, 2011. otwiera się w nowej karcie
  15. C.-Y. Huang, J.-Y. Su, -A printed band-notched UWB antenna using quasi-self- complementary structure,‖ IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., vol. 10, pp. 1151-1153, 2011
  16. S. Koziel and S. Ogurtsov, -Antenna design by simulation-driven optimization. Surrogate- based approach,‖ Springer, 2014. otwiera się w nowej karcie
  17. S. Koziel, X.S. Yang, and Q.J. Zhang (Eds.), -Simulation-driven design optimization and modeling for microwave engineering‖, Imperial College Press, 2013. otwiera się w nowej karcie
  18. N.V. Queipo, R.T. Haftka, W. Shyy, T. Goel, R. Vaidynathan, and P.K. Tucker, -Surrogate-based analysis and optimization,‖ Progress in Aerospace Sciences, vol. 41, no. 1, pp. 1-28, Jan. 2005. otwiera się w nowej karcie
  19. J.W. Bandler, Q.S. Cheng, S.A. Dakroury, A.S. Mohamed, M.H. Bakr, K. Madsen, and J. Søndergaard, -Space mapping: the state of the art,‖ IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 52, no. 1, pp. 337-361, Jan. 2004. otwiera się w nowej karcie
  20. S. Koziel, S. Ogurtsov, and S. Szczepanski, -Rapid antenna design optimization using shape-preserving response prediction,‖ Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Tech. Sci., vol. 60, pp. 143-149, 2012. otwiera się w nowej karcie
  21. S. Koziel, J.W. Bandler, and K. Madsen, ‖Space mapping with adaptive response correction for microwave design optimization,‖ IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 57, no. 2, pp. 478-486, 2009. otwiera się w nowej karcie
  22. S. Koziel, L. Leifsson, and S. Ogurtsov, -Reliable EM-driven microwave design optimization using manifold mapping and adjoint sensitivity,‖ Microwave Opt. Tech. Lett., vol. 55, pp. 809-813, 2013. otwiera się w nowej karcie
  23. S. Koziel and S. Ogurtsov, -Rapid optimization of omnidirectional antennas using adaptively adjusted design specifications and kriging surrogates,‖ IET Microwaves, Ant. Prop., vol. 7, no. 15, pp. 1194-1200, 2013. otwiera się w nowej karcie
  24. M.A. El Sabbagh, M.H. Bakr, and J.W. Bandler, -Adjoint higher order sensitivities for fast full-wave optimization of microwave filters,‖ IEEE Trans. Microw Theory Tech., vol. 54, pp. 3339-3351, 2006. otwiera się w nowej karcie
  25. S. Koziel, and A. Bekasiewicz, -Fast EM-driven size reduction of antenna structures by means of adjoint sensitivities and trust regions,‖ IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., vol. 14, pp. 1681-1684, 2015. otwiera się w nowej karcie
  26. M. Ghassemi, M. Bakr and N. Sangary, -Antenna design exploiting adjoint sensitivity- based geometry evolution,‖ IET Microwaves Ant. Prop., vol. 7, no. 4, pp. 268-276, 2013. otwiera się w nowej karcie
  27. A. Khalatpour, R.K. Amineh, Q.S. Cheng, M.H. Bakr, N.K. Nikolova, and J.W. Bandler, -Accelerating space mapping optimization with adjoint sensitivities," IEEE Microwave Wireless Comp. Lett., vol. 21, no. 6, pp. 280-282, 2011. otwiera się w nowej karcie
  28. S. Koziel, S. Ogurtsov, Q.S. Cheng, and J.W. Bandler, -Rapid electromagnetic-based microwave design optimisation exploiting shape-preserving response prediction and adjoint sensitivities,‖ IET Microwaves, Ant. Prop., vol. 8, no. 10, pp. 775-781, 2014. otwiera się w nowej karcie
  29. S. Koziel, and J.W. Bandler, -Rapid Yield Estimation and Optimization of Microwave Structures Exploiting Feature-Based Statistical Analysis,‖ IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 63, no. 1, pp. 107-114, 2015. otwiera się w nowej karcie
  30. S. Koziel, S. Ogurtsov, -Fast surrogate-assisted simulation-driven optimisation of add-drop resonators for integrated photonic circuits,‖ IET Microwaves, Ant. Prop., vol. 9, no. 7, pp. 672-675, 2015. otwiera się w nowej karcie
  31. S. Koziel and A. Bekasiewicz, -Fast design optimization of UWB antennas using response features,‖ Int. Conf. Microwave Radar Wireless Comm., pp. 1-4, Krakow, 2016. otwiera się w nowej karcie
  32. O. Glubokov, and S. Koziel, -EM-driven tuning of substrate integrated waveguide filters exploiting feature-space surrogates,‖ Int. Microwave Symp., Tampa Bay, FL, USA, pp. 1-3, 2014. otwiera się w nowej karcie
  33. A.R. Conn, N.I.M. Gould, and P.L. Toint, Trust Region Methods, 2000 MPS-SIAM Series on Optimization, 2000. otwiera się w nowej karcie
  34. MathWorks MATLAB, v. 2012a, MathWorks, Inc., 3 Apple Hill Drive, Natick, MA 01760.
  35. X. Qing, Z.N. Chen, -Compact coplanar waveguide-fed ultra-wideband monopole-like slot antenna,‖ IET Microwaves Ant. Prop., vol. 3, no. 5, pp. 889-898, 2009. otwiera się w nowej karcie
  36. S. Koziel, and A. Bekasiewicz, -Low-cost multi-objective optimization of antennas using Pareto front exploration and response features,‖ to appear, IEEE Int. Symp. Ant. Prop., Fajardo, 2016. otwiera się w nowej karcie
  37. CST Microwave Studio, ver. 2013, CST AG, Bad Nauheimer Str. 19, D-64289 Darmstadt, Germany, 2013. otwiera się w nowej karcie
  38. T.G. Kolda, R.M. Lewis, V. Torczon, -Optimization by direct search: new perspectives on some classical and modern methods,‖ SIAM Review, vol. 45, no. 3, pp. 385-482, 2003. otwiera się w nowej karcie
  39. T.W. Hertel, -Cable-current effects of miniature UWB antennas,‖ IEEE Ant. Prop. Society Int. Symp., vol. 3A, pp. 524-527, 2005. otwiera się w nowej karcie
  40. C.A. Balanis, Modern antenna handbook, John Wiley & Sons, 2008. otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 11 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi