Arılar algoritması, armoni arama algoritması ve yapay balık sürüsü algoritması ile lineer anten dizi sentezi

Abstract

Tek bir anten ile yapılan tasarımlar ihtiyaç duyulan ışıma diyagramını elde etmek için yetersizdirler. İhtiyaç duyulan ışıma diyagramını elde etmek için anten dizileri tercih edilir. Anten dizileri dizinin geometrisine göre doğrusal, düzlemsel ve dairesel anten dizileri olarak gruplandırılır. Doğrusal anten dizileri tek bir hat üzerine yerleştirilmiş sistemlerdir. İhtiyaç duyulan dizi diyagramını elde etmek için doğrusal dizi elemanlarının uyarımlarını (genlik ve faz) ve/veya yerlerini uygun biçimde hesaplama işlemi literatürde iyi bilinen bir problemdir ve bu problemi çözmek için çeşitli klasik ve modern sezgisel optimizasyon algoritmaları kullanılmaktadır. Klasik optimizasyon tekniklerine göre daha esnek tasarımlar sunabildikleri için modern sezgisel optimizasyon algoritmaları anten dizi sentezinde daha çok tercih edilmektedirler. Sunulan tez çalışmasında, nispeten daha yeni modern sezgisel optimizasyon algoritmaları olan arılar algoritması (AA), armoni arama algoritması (AAA) ve yapay balık sürüsü algoritması (YBSA), farklı amaçlara yönelik olarak doğrusal anten dizi sentezi için kullanılmıştır. AA, optimal çözümleri bulmak için bal arılarının doğal yiyecek arama davranışından ilham alınarak oluşturulmuş bir optimizasyon algoritmasıdır. AAA, en iyi armoniyi elde etmek için caz müzisyenlerinin doğaçlama işlemini taklit eder. YBSA ise, balık sürü davranışını taklit eden olasılık tabanlı bir global arama algoritmasıdır.Bu tez çalışmasında, AA, AAA ve YBSA kullanılarak önceden belirlenmiş doğrultularda sıfırları olan doğrusal anten dizileri diyagram sentezi ve yan demet bastırma; AA kullanılarak doğrusal anten dizilerinin şekillendirilmiş demet diyagramı sentezi ve dijital zayıflatıcılı ve dijital faz kaydırıcılı yeniden düzenlenebilir çift demetli doğrusal anten dizisi tasarımı; AA, AAA ve YBSA kullanılarak düşük yan demet seviyeli seyreltilmiş dizi tasarımı; AA ve YBSA kullanılarak sadece seçilmiş elemanların yerlerinin kontrolü ile önceden belirlenmiş doğrultularda sıfırları olan doğrusal anten dizileri diyagram sentezi gerçekleştirilmiştir. AA, AAA ve YBSA sonuçları literatürde mevcut sentez metotları sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Genel olarak AA, AAA ve YBSA kullanılarak elde edilen sonuçların diğer metotlarla elde edilen sonuçlardan daha iyi olduğu gösterilmiştir.

Designs with one antenna are not capable to obtain desired radiation pattern. Antenna arrays are preferred to obtain the desired radiation pattern. According to antenna arrays geometry antenna arrays are classified like linear, planar and circular. Linear antenna arrays are systems that placed on a line. To determine the element excitations (amplitude/phase) and/or positions of the linear antenna array to obtain the desired radiation pattern is a well known problem in the literature. Some classical and modern heuristic optimization algorithms are used to solve this problem. Modern heuristic optimization algorithms present more flexible designs from classical optimization techniques for antenna array synthesis so the modern heuristic optimization algorithms are more preferred. In this thesis, relatively new modern heuristic optimization algorithms like bees algorithm (BA), harmony search algorithm (HSA) and artificial fish swarm algorithm (AFSA) are used for linear antenna array synthesis with different aims. The BA is an optimization algorithm inspired by the natural foraging behavior of honey bees to find the optimal solution. The HSA conceptualizes improvisation process of jazz musicians to produce the perfect state of harmony. The AFSA is a sort of probability-based global optimization algorithm which simulates fish swarm behavior.In this thesis, BA, HSA, and AFSA are used for the sidelobe suppression and the pattern synthesis of linear antenna arrays with the prescribed nulls. The shaped-beam patterns of the linear antenna arrays have been achieved by using BA. BA is successfully used to design a reconfigurable dual-beam linear antenna array with digital attenuator and digital phase shifter. The BA, HSA, and AFSA are used to design a low sidelobe level thinned array. The BA and AFSA have been used for interference suppression of a linear antenna array by controlling only the positions of selected elements. The results of the BA, HSA and AFSA are compared with the results of the synthesis methods available in the literature. In general, it was shown that the results of BA, HSA, and AFSA are better than those of other synthesis methods.