(A) study on the effective design of pixel type frequency selective surfaces with improved binary particle swarm optimization algorithm
저자
발행사항
[Seoul] : Graduate School, Yonsei University, 2019
학위논문사항
학위논문(석사) -- Graduate School, Yonsei University Department of Electrical and Electronic Engineering 2019.2
발행연도
2019
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
개선된 이진 입자 군집 최적화 알고리즘을 적용한 픽셀 형태 주파수 선택적 표면의 효율적인 설계방법 연구
형태사항
ix, 57장 : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: Jong-Gwan Yook
UCI식별코드
I804:11046-000000518851
소장기관
This thesis is a study on the fitness function design of binary particle swarm optimization algorithm (BPSO) that can efficiently design the pixel type frequency selective surface (FSS).
This thesis deals with a method for designing a pixel type frequency selective surface with flexibility for various considerations such as polarization and incident angle, in designing a multi-layered FSS such as a radome. Among various methods for solving the discrete space problem in designing this FSS, BPSO is one of easily applicable techniques for determining the periodic structure pattern. Therefore, a technique to efficiently design a pixel type FSS with roll off bandpass characteristics using the BPSO algorithm has been proposed.
It is designed based on FSS which is a two dimensional PEC surface which constitutes 45 controllable binary cells and designed as symmetrical structure to ensure stability against incident angle. The target frequency band is X-band, and the FSS element size suitable for the wavelength of the corresponding band is determined.
For the fitness function design to guide particles to the desired solution in the BPSO algorithm, previous work has set the fitness function to minimize the difference between the input parameter and the desired parameter. However, it has been confirmed that many iterations are required to design an FSS with roll off characteristics when using this conventional fitness function. In order to solve this convergence problem, it is easy to obtain the FSS with the desired roll-off propagation characteristics by applying a fitness function using the “slope” as an input variable. The reason why many iterations are required when applying the conventional fitness function is that, since the fitness value of the unwanted FSS using the conventional fitness function is lower than the fitness value of the desired FSS using the newly proposed fitness function. This implies that the
FSS with the undesirable performance is updated when applying the conventional fitnessfunction. On the other hand, when the newly proposed fitness function is applied, the FSS shape having the desired roll-off propagation characteristics can be obtained with a smaller number of iterations by eliminating the possibility of updating the FSS having the undesired performance.
Finally, the FSS is designed to meet the target performance by using BPSO applying the newly proposed fitness function and weighting by incidence angle. The relative bandwidth at 3dB (50% efficiency) is measured as a criterion for the improvement of roll off characteristics with increasing number of iterations. As a result of simulations, the mean value of relative bandwidth of FSS that roll off characteristics starts to show is 0.4890. As the number of iterations increases, the roll off characteristics of FSS are gradually sharpened and the average value of relative bandwidth of final FSS shape is 0.2477.
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