Σχεδιαση Βροχοκεραιων Yagi-uda Με Χρηση Του Λογισμικου Πακετου Supernec Και Βελτιστοποιηση Τους Με Τη Βοηθεια Των Γενετικων Αλγοριθμων

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός της βροχοκεραίας Yagi-Uda αποτελούμενη από έξι κυκλικούς βρόχους στη συχνότητα των 2.4 GHz με χρήση του λογισμικού πακέτου SuperNEC, και η βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών της με τη χρήση των γενετικών αλγορίθμων. Οι γενετικοί αλγόριθμοι επιτρέπουν την επίλυση συνδυαστικών και αλληλοεξαρτώμενων προβλημάτων βελτιστοποίησης, πράγμα που επιφέρει τη βέλτιστη λύση για μεγάλο αριθμό μεταβλητών.Η διπλωματική εργασία αποτελείται από δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος γίνεται μια θεωρητική παρουσίαση στη δομή και στα χαρακτηριστικά της βροχοκεραίας Yagi-Uda, βλέποντας τη ως μια σύνθεση δύο ξεχωριστών και γνωστών για τις ιδιότητες τους κεραιών, τη στοιχειοκεραία Yagi-Uda (κεφάλαιο 1) και την απλή κεραία βρόχου (κεφάλαιο 2), καθώς επίσης γίνεται και μια θεωρητική αναφορά στους γενετικούς αλγορίθμους (κεφάλαιο 3). Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζουμε διάφορες βέλτιστες σχεδιάσεις βροχοκεραιών Yagi-Uda, όπως αυτές προέκυψαν από τους γενετικούς αλγορίθμους. Συγκεκριμένα σχεδιάσαμε βελτιστοποιημένα μοντέλα βροχοκεραιών Yagi-Uda κάτω από απαιτήσεις βέλτιστου κέρδους ισχύος, βέλτιστου λόγου τάσεως στάσιμου κύματος (VSWR), ελαχιστοποίησης του επιπέδου των πλευρικών λοβών και ταίριασμα της αντίστασης εισόδου.The aim of this diploma thesis is the planning a loop Yagi-Uda array consisting of six circular loops at the frequency of 2.4 GHz by using the simulation program SuperNEC and optimizes antenna’s characteristics, use genetic algorithms. Genetic algorithms allow the resolution of combinational and interdependent problems of optimization. That involves the most optimal solution for big number of variables.This diploma thesis is divided to two sections. The first section is a theoretical presentation of loopyagi array’s structure and characteristics, as a synthesis two separate and well-known antennas, the Yagi-Uda array (chapter 1) and the loop antenna (chapter 2), as well that is a theoretical report of genetic algorithms (chapter 3). In the second part we present the designing of several optimal loopyagi arrays, as these resulted from the genetic algorithms. Specifically, we design optimal loopyagi arrays in conditions that we have gain maximization, optimum VSWR, sidelobe level minimization, and input impedance matching.