Kablosuz iletişim sistemlerine yönelik anten tasarımı için melez yapay arı koloni algoritmasının geliştirilmesi ve uygulanması
Development and implementation of hybrid artificial bee colony algorithm for antenna design in wireless communication systems
- Tez No: 474391
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ AKDAĞLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Günümüzde, kişisel iletişim sistemlerinde, mobil uydu iletişiminde veya kablosuz yerel alan ağında kullanılan taşınabilir aygıtlar için, kablosuz teknolojinin gelişimi ile birlikte minyatür anten tasarımları gereklidir. Kablosuz teknolojilerde kullanılan taşınabilir aygıtların boyutu küçülmüş ve buna bağlı olarak aygıtların yapıları kompleks bir yapıya bürünmüştür. Bu cihazlar için tasarlanmış antenlerin geometrileri de karmaşık bir yapıya sahip olabilir. Karmaşık yapıya sahip problemler analitik ve klasik yöntemler kullanarak çözümlerinin elde edilmesi çok zordur. Bu tür kompleks yapıya sahip sistemlerin çözümünde yapay zekaya dayanan optimizasyon yöntemleri başarılı sonuçlar vermektedir. Bu tez çalışmasında, kablosuz iletişim teknolojileri için anten tasarımlarında kullanılmak üzere yeni ve güçlü bir melez yapay arı koloni (MYAK) algoritması önerilmiştir. MYAK'da, standart yapay arı koloni (YAK) algoritmasının arama performansını iyileştirmek için farksal gelişim (FG) algoritmasının güçlü mutasyon ve çaprazlama stratejileri, YAK algoritmasının gözcü arı fazına uygulanmıştır. MYAK algoritmasının performansı, optimizasyon kıyaslama fonksiyonlarında test edilmiş ve standart YAK, FG ve parçacık sürü optimizasyon (PSO) algoritmaları ile karşılaştırılmıştır. MYAK algoritması, test fonksiyonlarının birçoğu için YAK, FG ve PSO'dan daha iyi sonuçlar vermektedir. Ayrıca, MYAK, YAK, FG ve PSO algoritmaları, HyperLynx® 3B elektromanyetik (EM) platform ile birleştirilerek entegre tasarım sistemi geliştirilmiş ve bu tasarım sistemindeki YAK algoritması kullanılarak, UMTS, WLAN ve WiMAX uygulamaları için bir adet geniş çift bantlı monopol anten tasarımı ve yine entegre tasarım sistemindeki MYAK algoritması kullanılarak çift bant durdurma özelliğine sahip olan bir adet UWB anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Buna ek olarak, dikdörtgen şekilli mikroşerit antenlere oyuk açma tekniği uygulanarak, oyuk yapısının boyut ve pozisyonları entegre tasarım sistemindeki MYAK algoritması ile optimize edilmiş ve dikdörtgen şekilli mikroşerit anten yapısının bant genişliği kullanılan bu teknik ile arttırılmıştır. Tasarlanan tüm antenler performansı kazanç, ışıma modeli ve S-parametresi bakımından analiz edilmiştir. Antenlere ait S11 parametre değerleri ölçüm ile doğrulanmıştır. Antenlerin parametrelerinin ölçülen değerleri, benzetim sonuçları ile birlikte tolere edilebilir sınırlar içinde uyumlu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Nowadays, the miniaturized antenna designs are required for the portable devices used in personal communication systems, mobile satellite communication or wireless local area network with developing of the wireless technology. The size of portable devices used in the wireless technologies are is small and the structures of the devices can be complicated. Therefore, the geometries of designed antennas for these portable devices also can be complex and the solving of complex problems can be very difficult by using analytic and classical methods. In the solution of these systems having complex structure, the optimization methods based on artificial intelligence obtain successful results for these problems. In this thesis work, a novel and robust hybrid artificial bee colony (HABC) algorithm is proposed to be used in the designs of antennas for wireless communication technologies. In HABC, the strong mutation and crossover strategies of the differential evolution (DE) algorithm have been applied to the onlooker bee phase of the artificial bee colony (ABC) to improve the search performance of the standard ABC algorithm. The HABC has been tested on the optimization benchmark functions and compared with the standard ABC DE and particle swarm optimization (PSO) algorithms. The reached numerical results in present study shown that the proposed HABC was superior to the comparison with the ABC, DE and PSO for the many of optimization benchmark functions considered in this work. Besides, an integrated design system is developed by combining HABC, ABC, DE and PSO algorithms with the HyperLynx® 3D electromagnetic simulation platform. A monopole antenna for UMTS, WLAN and WiMAX applications is designed by using the ABC algorithm in this integrated system. Also, an UWB antenna design with the dual-band rejection is also performed by utilizing the HABC algorithm. The bandwidth of rectangular antenna is increased by applying of the slot opening technique to the ground plane of the rectangular microstrip antenna and the size and position of the slot is optimized by the HABC algorithm. The performance of all antenna designs is analyzed in terms of the gain, radiation pattern and S–parameter. The measured parameter values of all antennas are found to match well within tolerable limits with simulation results.
Benzer Tezler
- Design of patch antenna array for use in MİMO network with intelligent reflective surfaces
Akıllı yansıtıcı yüzeylere sahip MIMO ağında kullanıma yönelik yama anten dizisi tasarımı
AFNAN AYAD RAHEEM RAHEEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Okan ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. Didem KIVANÇ TÜRELİ
- A new antenna design methodology based on performance analysis of MIMO and defining novel antenna parameters
MIMO performans analizine ve anten parametrelerini tanımlamaya dayalı yeni bir anten tasarım metodolojisi
ABUBEKER ABDULKERIM YUSSUF
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Design and improvement of hybrid metal-graphene microstrip antenna for indoor applications
İç mekan uygulamaları için hibrit metal-grafen mikroşerit anten tasarımı ve iyileştirilmesi
ALI KAREEM NAJM AL-ASADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ KARAN
- Design of textile patch antenna for mobile communications
Mobil iletişim için tekstil yama anten tasarımı
AHMED ABDULSTAR ABDULRAHMAN ABDALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Okan ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DİDEM KIVANÇ TÜRELİ
PROF. DR. THANAA HUSSEİN ABD
- Secure and coordinated beamforming in 5G and beyond systems using deep neural networks
5G ve ötesi sistemlerde derin sinir ağları kullanarak güvenli ve koordineli hüzmeleme
UTKU ÖZMAT
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET AKİF YAZICI
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH DEMİRKOL