Ανάπτυξη γενετικού αλγόριθμου για παρασιτικές στοιχειοκεραίες πολλαπλών ενεργών & παρασιτικών στοιχείων

Abstract

Η χρήση πολλαπλών κεραιών, τόσο σε πομπό όσο και σε δέκτη (ΜΙΜΟ), λόγω των σημαντικών κερδών που προσφέρουν, έχουν αναγνωριστεί σαν μια βέλτιστη λύση στο σχεδιασμό συστημάτων ασύρματων δικτύων. Όμως, με τη χρήση MIMO στα ασύρματα συστήματα αυξάνεται η απαίτηση για χώρο και ενέργεια καθώς και σε πολυπλοκότητα. Ως λύση των παραπάνω προβλημάτων υλοποιήθηκε η τεχνική beamspace MIMO και προταθήκαν οι παρασιτικές κεραίες ESPAR (Electrically Steerable Parasitic Array Radiator). Η παρασιτική κεραία ESPAR είναι μονής αλυσίδας RF τροφοδοσίας στοιχειοκεραία, η οποία αποτελείται από ένα ενεργό στοιχείο και πολλαπλά παρασιτικά στοιχεία τα οποία τερματίζουν είτε με ένα κύκλωμα το οποίο διαθέτει διακόπτη είτε από μεταβλητές αντιδράσεις. Οι παρασιτικές κεραίες μπορούν να μειώσουν δραστικά τις αλυσίδες RF που εισάγουν τα ενεργά στοιχεία και έχουν εξαιρετική ικανότητα καθοδήγησης ακτίνας και μηδενισμού των παρεμβολών. Από την άλλη πλευρά, για να καταφέρουμε 360 μοιρών αζιμουθιακό μηδενισμό των παρεμβολών και διαμόρφωση διαγράμματος ακτινοβολίας χρειαζόμαστε να μεγαλώσουμε τον αριθμό των παρασιτικών στοιχείων. Με την αύξηση, όμως, των στοιχείων αυξάνεται η πολυπλοκότητα και η απαίτηση σε ενέργεια. Για να μειωθεί ο αριθμός των στοιχείων αλλά και να διατηρηθεί η ικανότητα διαμόρφωσης διαγράμματος ακτινοβολίας και μηδενισμού στις παρασιτικές κεραίες προταθήκαν παρασιτικές κεραίες με πολλαπλά στοιχεία τροφοδοσίας. Μια τέτοια κεραία είναι η MuPAR (Multiport Parasitic Array Radiator). Μια στοιχειοκεραία MuPAR αποτελείται από κ-IFA στοιχειοκεραίες. Σε μια στοιχειοκεραία IFA υπάρχουν δυο ακτινοβολητές-στοιχεία οι όποιοι είναι κάθετοι στο επίπεδο της γείωσης. Ο ένας ονομάζεται α και στην περίπτωση που είναι ενεργό το στοιχείο τερματίζεται με μια πηγή τροφοδοσίας και στην περίπτωση που αναφερόμαστε σε παρασιτικό στοιχείο τερματίζεται με μια μεταβλητή αντίδραση. Ο δεύτερος ακτινοβολητής ονομάζεται b και είναι βραχυκυκλωμένος. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία επιχειρήσαμε να αναπτύξουμε ένα γενετικό αλγόριθμο πού να μας παρέχει βέλτιστες τιμές για τα πλάτη και τις φάσεις των ενεργών στοιχείων και τις βέλτιστες τιμές των φορτίων των μεταβλητών αντιδράσεων των παρασιτικών στοιχείων της στοιχειοκεραίας MuPAR στοχεύοντας στην βέλτιστη διαμόρφωση του διαγράμματος ακτινοβολίας της κεραίας.