Título
Diseño óptimo de arreglos de antenas lineales en fase con subarreglos
Optimal design of linear phased antenna arrays with subarrays
Autor
JUAN LUIS VALLE PEÑUELAS
Colaborador
Carlos Alberto Brizuela Rodríguez (Asesor de tesis)
MARCO ANTONIO PANDURO MENDOZA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Arreglo de antenas, Arreglo reconfigurable, Desfasador, Metaheurística evolutiva, Optimización multi-objetivo, Subarreglo - (AUTOR) Antenna array, Evolutionary computing, Multi-objetive optimization, Phase shifter, Reconfigurable array, Subarray - (AUTOR) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA - (CTI) CIENCIAS TECNOLÓGICAS - (CTI) TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES - (CTI) ANTENAS - (CTI) ANTENAS - (CTI)
Resumen o descripción
Los arreglos de antenas en fase han ganado popularidad en los últimos años debido a sus diversas aplicaciones en tecnologías móviles 5G. Una de las principales limitantes en la fabricación de los arreglos en fase es el precio de los componentes electrónicos desfasadores que alimentan a los elementos de antena. Esto motiva la búsqueda de diseños de arreglos que permitan la reducción del número de desfasadores sin alterar las prestaciones del arreglo de manera significativa. En este trabajo se realiza una comparación entre una búsqueda exhaustiva de diseños de arreglos y la búsqueda basada en inteligencia de enjambres. Se implementaron dos métodos para mejorar las prestaciones de soluciones óptimas bajo una formulación del problema, estos métodos consisten en la redefinición del problema para incluir variables como la separación entre los elementos de antena, las excitaciones de fase del arreglo, o una combinación de ambas. Adicionalmente, se presenta un nuevo diseño de arreglo reconfigurable inspirado en trabajos previos, que permite intercambiar las líneas de alimentación de los subarreglos para conmutar entre dos secuencias óptimas utilizando un mismo arreglo, manteniendo un valor fijo de ancho de haz, pero variando el ángulo de escaneo entre θ = 3° y θ = 10°. Con este trabajo se muestra que, a pesar de que la aplicación de métodos de búsqueda exhaustiva aseguran una solución óptima, estos son inviables en espacios de soluciones de gran tamaño, por ello el uso de metaheurísticas se presenta como una alternativa viable para la exploración parcial de espacios de búsqueda con hasta 2.815 × 1014 opciones de diseño, debido a que la búsqueda exhaustiva no es factible en espacios mayores a 8 × 109 soluciones, considerando un tiempo de ejecución máximo de seis meses en un equipo de cómputo de escritorio actual.
Phased antenna arrays are currently increasing their popularity among applications related to 5G communication networks. One of the main disadvantage of phased antenna array’s fabrication is the high cost of phase shifters, electronic devices that supply amplitude and phase to antenna elements. This situation motivates the search of array designs that allow phase shifter reduction without altering considerably the array’s performance. This research presents a comparison between exhaustive search and a search based on swarm intelligence. Two different approaches were implemented in order to improve the performance of optimal designs under a certain problema formulation, these methods consist in a reformulation of the problem to include variables such as the separation between antenna elements, the phase excitations of the array, or both. Furthermore, a new reconfigurable array design is proposed to commute between two different optimal designs using the same antenna array and maintaining a fixed first-null beamwidth, varying the scan angle between θ = 3° and θ = 10°. This work shows that although exhaustive search methods guarantee an optimal design, these approaches are unfeasible for large-size search spaces. Therefore, the use of swarm optimization is a feasible alternative by partially enumerating the solution spaces with up to 2.815×1014 different design options which are unfeasible for exhaustive methods that cannot handle search spaces with more than 8 × 109 designs, considering a maximum execution time of six months employing current desktop computer systems.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2020
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Valle Peñuelas, J.L. 2020. Diseño óptimo de arreglos de antenas lineales en fase con subarreglos. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 101 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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