In this paper, we introduce a method using double layer with airgap to design a high gain single element microstrip rectangular patch antenna operating at 1.26 GHz. Double layer technique provide us easy fabrication, besides, under layer consisted of double-sided copper ensure using one side as ground plane and other side as feed network for higher gain array antenna. Low cost fabrication also has been taken into account. To do that, we used a widely available FR4 material and instead of using low-loss and expensive substrates, we inserted an air gap between radiating and ground planes. This air gap reduces both the electric field concentration on the lossy epoxy and the effective dielectric constant of the radiating plane. Therefore, a low-loss and high-gain single element rectangular patch antenna is obtained. The simulation results conducted by CST Microwave Studio and measurement results carried out in an anechoic chamber of the proposed antenna are included in this study. The close similarity between simulation results and measurement results has been observed. This proposed antenna is appropriate to use in especially global position satellite systems, life detection radar systems and wireless communication systems.
ÖZETOptimizasyon yöntemleri basit lokalden, karmaşık global olanlara, türev tabanlılardan sürü-parçacık tabanlı algoritmaları kapsayacak şekilde geniş bir aralığa sahiptir. Bu sebeple Hesaplamalı Elektromanyetik (Computational Electromagnetics -CEM) problemleri için hangi yöntemin uygun olduğuna karar vermek güç olabilir. Literatürde CEM problemlerinin çözümüne yönelik birçok optimizasyon uygulaması mevcuttur ancak belirli tür problem için hangi yöntemin uygun olduğuna dair yapılmış kıyaslamalı çalışmalar yok denecek kadar azdır, dolayısıyla ilk denemelerde hesaplama kaynakları ve zaman verimsizce kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, yöntem olarak İnterpole edilmiş Quasi-Newton (QN), Nelder-Mead (NM), Genetik Algoritma (GA) ve Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) Algoritması gibi birbirlerinden belirgin farkları olan algoritmalar seçilmiştir. Basit C-tipinde ve daha karmaşık H-tipinde iki yama antenin tasarımları bahsi geçen yöntemler ile gerçekleştirilmiştir. Antenlerin seçimindeki dikkat edilen husus, ilkinin tasarım parametreleri analitik olarak tanımlanabilirken ikincisinin daha karmaşık ve doğrusal olmayan bir modele sahip olmasıdır. Bu sayede optimizasyon yöntemlerinin performansları daha yüksek doğrulukla değerlendirilebilir. Antenlerin fiziksel boyutları algoritmaların giriş parametrelerini, hedeflenen rezonans frekanslarındaki geri dönüş kaybı (S 11 ) da hedef fonksiyonunu teşkil etmektedir. Problemlerin doğası ve karmaşıklığı sebebiyle algoritmaların çok farklı performans gösterdikleri gözlemlenmiştir. Algoritmaların performansları değerlendirilmiş ve uygun seçim kararını vermek için kriterler belirlenmiştir. Algoritmaların doğruluk, işlem zamanı gibi birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları sıralanmış, bulunan sonuçlar deneysel ölçümler ile de teyit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Yama antenler, optimizasyon, hesaplamalı elektromanyetik yöntemleri.
PERFORMANCE OF SOME OPTIMIZATION METHODS FOR PATCH ANTENNA PROBLEMS ABSTRACTAs the variety of optimization methods cover a broad range from simple local algorithms to more complex global ones and from derivative based to swarm-based ones it is hard to select which one is more suitable for Computational Electromagnetics (CEM) problems. In the literature there are vast amount of applications of optimization methods for the solution of CEM problems, however there is little or no information for selecting the proper method for the particular problem which may lead to inefficient utilization of computational resources and time. In this study, out of many optimization methods the Interpolated Quasi-Newton (QN), Nelder-Mead (NM), Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization Algorithms which have very distinctive features are selected. The performances of a simple C-shaped and a complex H-shaped tri-band micro strip patch antennas have been improved by these methods. The antennas are selected such that the first can be analytically modelled while the second is more complex and has a non-linear model, therefore the performance of the optimization methods may ...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.