Yapay bağışıklık algoritmaları ile lineer anten dizi sentezi

Abstract

Yapay bağışıklık sistemi (YBS), modern bağışıklık bilimi teorileri, prensipleri vekavramlarından esinlenerek problemleri çözmek için geliştirilmiş bir hesaplamatekniğidir. Klonal seçme algoritması (KSA), bağışıklık ağ algoritması (opt-AINET:Optimized immune network) ve bağışıklık algoritması (opt-IA: Optimization immunealgorithm) YBS hesaplama tekniğine dayanan algoritmalardır. KSA ve opt-IAbağışıklık sistemindeki klonal seçme prensibinden, opt-AINET bağışıklık ağ teorisindenesinlenerek geliştirilmiş algoritmalardır. Bu tez çalışmasında, üç yapay bağışıklıkalgoritması (KSA, opt-AINET ve opt-IA) lineer anten dizi sentezi için sunulmuştur.KSA, opt-AINET ve opt-IA ile lineer anten dizilerinin eleman uyarımları ve yerleri,şekillendirilmiş demet diyagramlarını üretmek ve önceden belirlenmiş doğrultulardasıfırlara sahip diyagramları elde etmek için başarılı bir biçimde belirlenmiştir.Şekillendirilmiş demet sentezi için, kosekant, sektörel, kalem ve kosinüs diyagramlarıelde edilmiştir. Diyagram sıfırlama için ise, önceden belirlenmiş doğrultularda tek, çokve geniş sıfırları olan Chebyshev örnekleri verilmiştir. KSA, opt-AINET ve opt-IAkullanılarak elde edilen diyagramların hem demet şekillendirme hem de diyagramsıfırlama için arzu edilen diyagramlar ile oldukça iyi bir uyum içerisinde olduklarıgösterilmiştir. Lineer anten dizi sentezinde maksimum yan demet seviyesi, sıfır derinlikseviyesi ve çalışma aralığı oranı gibi bazı tasarım kriterleri de dikkate alınmıştır. KSAile ayrık faz kaydırıcılar kullanarak yeniden düzenlenebilir anten dizileri tasarlanmıştır.Ayrıca sadece seçilmiş dizi elemanlarının yerleri kontrol edilerek istenen doğrultulardasıfırları olan diyagramlar elde edilmiştir. Anten dizi sentezi için yapay bağışıklıkalgoritmalarının avantajları, uygulamadaki basitlikleri, esneklikleri ve doğruluklarıdır.Anahtar Kelimeler: Anten dizileri, demet şekillendirme, diyagram sıfırlama, klonalseçme algoritmaları, yapay bağışıklık algoritmaları.

Artificial Immune System (AIS) is a new computing paradigm inspired by theories,principles, and concepts of modern immunology to solve problems. Clonal selectionalgorithm (CLONALG), optimized immune network (opt-AINET), and optimizationimmune algorithm (opt-IA) are the algorithms based on the artificial immune paradigm.CLONALG and opt-IA are inspired by the clonal selection principle of the humanimmune system, while opt-IA is inspired by idiotypic network theory. In this thesis,three artificial immune algorithms, CLONALG, opt-AINET, and opt-IA, werepresented for a linear antenna array synthesis. CLONALG, opt-AINET, and opt-IAwere successfully used to determine the element excitations and positions of the linearantenna arrays to produce the shaped-beam patterns and to obtain the patterns havingnulls at prescribed directions. For the shaped beam pattern synthesis, the cosecant, flattopped,pencil and cosine patterns were obtained. For the pattern nulling, examples ofChebyshev patterns having single, multiple and broad nulls at prescribed directionswere given. It was shown that the patterns obtained by using CLONALG, opt-AINET,and opt-IA are in very good agreement with the desired patterns for both beam shapingand pattern nulling. Some design specifications such as the maximum side lobe level,null depth level and dynamic range ratio were taken into account in the antenna arraysynthesis. CLONALG was used to design a reconfigurable dual beam linear antennaarray with discrete phase shifters. CLONALG was also used for null steering in theantenna radiation pattern by controlling only the positions of selected elements of alinear array. Advantages of these artificial immune algorithms for the antenna arraysynthesis are ease of implementation, flexibility and accuracy.Keywords: Antenna arrays, beam shaping, pattern nulling, clonal selection algorithms,artificial immune algorithms.