Αλγόριθμοι Σύνθεσης Διαγραμμάτων Ακτινοβολίας Κυλινδρικής Στοιχειοκεραίας

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη μεθοδολογίας για τον υπολογισμό του διανύσματος βάρους επεξεργαστή, βάσει του οποίου πραγματοποιείται η τροφοδότηση - διέγερση των ακτινοβολητών προσαρμοστικής στοιχειοκεραίας . Η εύρεση των στοιχείων αυτού του διανύσματος (τόσο του πλάτους όσο και της φάσης τους) στηρίχθηκε στην αναλυτική παρουσίαση προσαρμοστικών αλγορίθμων που έχουν αναπτυχθεί γι' αυτόν τον σκοπό. Αφού προηγήθηκε μία εισαγωγή στις έννοιες, τα είδη, τη δομή, τη μορφή συστημάτων των στοιχειοκεραιών, του σηματικού περιβάλλοντος στο οποίο αυτές καλούνται να λειτουργήσουν καθώς και χρήσιμων μαθηματικών εννοιών ακολούθησε η περιγραφή των προσαρμοστικών αλγορίθμων. Παρουσιάστηκαν διάφορα είδη αλγορίθμων, όπως οι αλγόριθμοι βασιζόμενοι σε μεθόδους κλίσης (ελάχιστου μέσου τετραγώνου (LMS), διαφορικής απότομης καθόδου (DSD), επιταχυνόμενης κλίσης (ΡAG)), ο αλγόριθμος για επεξεργαστή Howells-Applebaum (ΜSNR), ο αλγόριθμος άμεσης αναστροφής της sample covariance μήτρας (DMI), οι επαναληπτικοί (recursive) αλγόριθμοι, ο προ-επεξεργαστής ορθογωνιοποίησης Gram-Schmidt (GSCP) και οι αλγόριθμοι τυχαίας αναζήτησης (random search algorithms). Για κάθε έναν από αυτούς παρουσιάστηκαν αναλυτικά τα χαρακτηριστικά μεταβατικής απόκρισης, το κόστος, η κυκλωματική υλοποίηση, η απόδοση και τα σφάλματά της, η ταχύτητα σύγκλισης, τα πλεονεκτήματα και οι δυσκολίες - μειονεκτήματα κατά την εφαρμογή του . Τέλος, με βάση έναν αλγόριθμο αποσύνθεσης του διανύσματος βαρων, ο οποίος στηρίζεται στην αρχή ελαχίστων τετραγώνων (LMS), πραγματοποιήθηκε μία ανάλυση με το πρόγραμμα MATLAB για την εύρεση του διανύσματος βάρους και άρα ενός επιθυμητού διαγράμματος ακτινοβολίας μίας δεδομένης εργαστηριακής κυλινδρικής στοιχειοκεραίας. Η στοιχειοκεραία αυτή διαθέτει εικοσιένα ακτινοβολητές (patches) συγκεκριμένων διαστάσεων, δεδομένη γεωμετρία (ακτίνα 0,5m και γωνιακή απόσταση διαδοχικών στοιχείων 2,27ο) και συχνότητα λειτουργίας 10 GHz. Για διάφορες περιπτώσεις επιθυμητής θέσης κύριας δέσμης (κυρίου λοβού) και μηδενισμών στο αζιμούθιο επίπεδο (δηλαδή στροφή-μετακίνηση μεγίστου και μηδενισμών) καθώς και για διάφορα επιθυμητά επίπεδα πλευρικών λοβών, υπολογίστηκε με χρήση του προγράμματος ΜΑTLAB, το διάνυσμα βάρους τροφοδότησης και το προκύπτον επιθυμητό διάγραμμα ακτινοβολίας