20019

Lineer Anten Dizilerinin Fizik Tabanlı AOA, CryStAl ve LA Algoritmaları ile Sentezi

Bu makalede 10, 16, ve 24 elemanlı Doğrusal Anten Dizi (Linear Antenna Array-LAA) sentezi literatüre yeni kazandırılmış 3 farklı fizik tabanlı metasezgisel yöntemle gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemler Arşimet Optimizasyon Algoritması (AOA), Kristal Yapı Algoritması (CryStAl) ve Lichtenberg Algoritması (LA) olarak isimlendirilirler. Aynı frekans bandında çalışan diğer sistemlerden gelen elektromanyetik parazitlerin engellenmesi için LAA’ya ait ışıma diyagramlarının Yan Demet Seviyeleri (SLL) olabildiğince bastırılmıştır. LAA sentezi gerçekleştirilirken aynı zamanda antenin yönelticiliği ile ilgili olan Yarı Demet Güç Genişliği (HPBW)’de göz önüne alınmıştır. Bu çalışmada önerilen metotlar, LAA sentezinin istatiksel değerlerini alabilmek için 30 defa bağımsız olarak koşturulmuştur. Bu koşturmalar neticesinde elde edilen ışıma diyagramlarına ait SLL ve HPBW değerlerinin minimum, maksimum, ortalama ve standart sapma değerleri tablolanmıştır. Önerilen 3 yeni fizik tabanlı optimizasyon metotlarının performansları karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Yapılan tüm simülasyon çalışmalarında genellikle CryStAl metodu en iyi performansı göstermiştir.

Anahtar Kelimeler:

Lineer Anten Dizi Sentezi, Arşimet Optimizasyon Algoritması, Kristal Yapı Algoritması, Lichtenberg Algoritması

Synthesis of Linear Antenna Arrays with Physics Based AOA, CryStAl and LA Algorithms

In this article, 10, 16, and 24-Element of Linear Antenna Arrays (LAAs) synthesis are carried out with 3 different novel physics-based metaheuristic methods. These methods are called Archimedes Optimization Algorithm (AOA), Crystal Structure Algorithm (CryStAl), and Lichtenberg Algorithm (LA). In order to prevent electromagnetic interference from other systems operating in the same frequency band, the Sidelobe Level (SLL) of the radiation patterns of the LAA has been suppressed as much as possible. While performing the LAA synthesis, Half Power Beam Width (HPBW), which is related to the directivity of the antenna, is also taken into account. The methods proposed in this study are run independently 30 times to obtain the statistical values of LAA synthesis. The minimum, maximum, median, and standard deviation values of the SLL and HPBW of the radiation patterns obtained as a result of these runs are tabulated. The performances of these three proposed novel physics-based optimization methods are given comparatively. In all simulation studies, the CryStAl method generally showed the best performance.

Keywords:

Linear Antenna Array Synthesis, Archimedes Optimization Algorithm, Crystal Structure Algorithm, Lichtenberg Algorithm,

PDF

___

[1] A. Kaveh, H. Akbari, and S. M. J. E. C. Hosseini, "Plasma generation optimization: a new physically-based metaheuristic algorithm for solving constrained optimization problems," 2020.
[2] F. A. Hashim, K. Hussain, E. H. Houssein, M. S. Mabrouk, and W. J. A. I. Al-Atabany, "Archimedes optimization algorithm: a new metaheuristic algorithm for solving optimization problems," vol. 51, no. 3, pp. 1531-1551, 2021.
[3] M. H. Qais, H. M. Hasanien, and S. J. A. I. Alghuwainem, "Transient search optimization: A new meta-heuristic optimization algorithm," vol. 50, no. 11, pp. 3926-3941, 2020.
[4] H. Shayanfar and F. S. J. A. S. C. Gharehchopogh, "Farmland fertility: A new metaheuristic algorithm for solving continuous optimization problems," vol. 71, pp. 728-746, 2018.
[5] A. Kaveh and S. J. A. m. Talatahari, "A novel heuristic optimization method: charged system search," vol. 213, no. 3, pp. 267-289, 2010.
[6] E. Rashedi, H. Nezamabadi-Pour, and S. J. I. s. Saryazdi, "GSA: a gravitational search algorithm," vol. 179, no. 13, pp. 2232-2248, 2009.
[7] F. A. Hashim, E. H. Houssein, M. S. Mabrouk, W. Al-Atabany, and S. J. F. G. C. S. Mirjalili, "Henry gas solubility optimization: A novel physics-based algorithm," vol. 101, pp. 646-667, 2019.
[8] S. J. K.-b. s. Mirjalili, "SCA: a sine cosine algorithm for solving optimization problems," vol. 96, pp. 120-133, 2016.
[9] A. Kaveh and A. J. A. i. E. S. Dadras, "A novel meta-heuristic optimization algorithm: thermal exchange optimization," vol. 110, pp. 69-84, 2017.
[10] H. Shareef, A. A. Ibrahim, and A. H. J. A. S. C. Mutlag, "Lightning search algorithm," vol. 36, pp. 315-333, 2015.
[11] M.-H. Tayarani-N and M. Akbarzadeh-T, "Magnetic optimization algorithms a new synthesis," in 2008 IEEE Congress on Evolutionary Computation (IEEE World Congress on Computational Intelligence), 2008, pp. 2659-2664: IEEE.
[12] H. Abedinpourshotorban, S. M. Shamsuddin, Z. Beheshti, D. N. J. S. Jawawi, and E. Computation, "Electromagnetic field optimization: a physics-inspired metaheuristic optimization algorithm," vol. 26, pp. 8-22, 2016.
[13] M.-J. Wang, J.-S. Pan, T.-k. Dao, and T.-G. Ngo, "A load economic dispatch based on ion motion optimization algorithm," in Advances in Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing: Springer, pp. 115-125, 2020.
[14] A. Durmus, R. Kurban, and E. J. J. o. C. E. Karakose, "A comparison of swarm-based optimization algorithms in linear antenna array synthesis," vol. 20, no. 4, pp. 1520-1531, 2021.
[15] C. A. J. A. t. Balanis, analysis and design, "Fundamental parameters of antennas," pp. 28-102, 1997.
[16] A. Durmus, R. J. I. J. o. M. Kurban, and W. Technologies, "Optimum design of linear and circular antenna arrays using equilibrium optimization algorithm," vol. 13, no. 9, pp. 986-997, 2021.
[17] S. Talatahari, M. Azizi, M. Tolouei, B. Talatahari, and P. J. I. A. Sareh, "Crystal structure algorithm (CryStAl): a metaheuristic optimization method," vol. 9, pp. 71244-71261, 2021.
[18] J. L. J. Pereira, M. B. Francisco, C. A. Diniz, G. A. Oliver, S. S. Cunha Jr, and G. F. J. E. S. w. A. Gomes, "Lichtenberg algorithm: A novel hybrid physics-based meta-heuristic for global optimization," vol. 170, p. 114522, 2021.