Luận Văn Tối ưu thiết kế anten loga – chu kỳ bằng thuật toán di truyền

TỐI ƯU THIẾT KẾ ANTEN LOGA – CHU KỲ
BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN

Lời mở đầu
Nói đến một hệ thống vô tuyến là nói tới việc sử dụng sóng điện từ. Và thành
phần quan trọng trong việc thu và phát sóng điện từ không có gì khác chính là
anten. Anten được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như trong các hệ thống truyền
hình, phát thanh, điều khiển, vệ tinh, Tương ứng với những mục đích sử dụng
khác nhau đó thì các anten cũng được thiết kế và tối ưu theo các phương pháp khác
nhau nhằm đạt được kết quả mong muốn cuối cùng. Đã có nhiều phương pháp,
nhiều công trình nghiên cứu khoa học tham gia vào quá trình tối ưu này. Các
phương pháp có thể kể đến như: Phương pháp Gradien, phương pháp cổ điển,
phương pháp di truyền,
Thuật toán di truyền không chỉ sử dụng đơn thuần trong sinh học như ta
thường nghĩ mà nó có thể giải quyết rất tốt các bài toán về điện từ hay bất cứ bài
toán nhiều tham số nào khác và trong thiết kế anten cũng không phải là trường hợp
ngoại lệ. Trong phạm vi nghiên cứu tôi đã tìm hiểu về phương pháp này để áp dụng
cho bài toán tối ưu thiết kế anten Yagi. Ngoài việc xây dựng nên một thuật toán
tính toán hoàn chỉnh tối ưu hầu hết tất cả các tham số anten, tôi còn thực hiện xây
dựng nên giao diện phần mềm tiện lợi cho người sử dụng và thực hiện thiết kế hoàn
chỉnh anten có thể sử dụng được.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ANTEN LOGA – CHU KỲ 5
1.1. Dải thông tần và dải tần công tác của anten. .5
1.1.1. Dải thông tần . 5
1.1.2. Dải tần công tác. .5
1.2. Phương pháp mở rộng dải tần số của anten chấn tử. 6
1.2.1. Giảm nhỏ trở kháng sóng của chấn tử. 6
1.2.2. Biến đổi từ từ thiết diện của chấn tử. .7
1.2.3. Hiệu chỉnh trở kháng vào của chấn tử. 9
1.3. Mở rộng dải tần công tác theo nguyên lý tương tự. Áp dụng cho anten
lôga - chu kỳ. .9
1.3.1. Nguyên lý cấu tạo của anten lôga - chu kỳ. .10
1.4. Đặc điểm kết cấu anten loga chu kỳ và phương pháp tính toán .13
CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN DI TRUYỀN .19
2.1. Giới thiệu về thuật toán di truyền. .19
2.2. Khái quát về thuật toán di truyền và các bước tiến hành. 20
2.2.1. Khái quát về thuật toán di truyền .20
2.2.2. Các bước tiến hành 20
2.2.3. Thuật toán di truyền cho tối ưu và thiết kế anten .23
2.2.4. Hàm mục tiêu và tỉ lệ phù hợp . 25
2.2.5. Sự chọn lọc . 25
2.2.6. Mô tả anten như nhiễm sắc thể . .26
2.2.7. Các toán tử di truyền .28
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN .30
3.1. Các tham số tối ưu cho anten lôga - chu kỳ. 30
3.2. Các bước thực hiện tính toán. 30
3.2.1. Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể gồm một số nhiễm sắc thể. .30
3.2.2. Thực hiện mã hóa các tham số của từng anten .31
3.2.3. Giải mã các gen sang dạng thập phân và tính theo giới hạn 31
3.2.4. Thực hiện tính toán mỗi thiết kế anten . .32
3.2.5. Loại bỏ những nhiễm sắc thể không thỏa mãn theo tiêu chí đặt ra 34
3.2.6. Sử dụng các toán tử di truyền 34
3.2.7. Kiểm tra điều kiện dừng. 34
3.3. Một số kết quả. 35
3.3.1. Trường hợp 1: chỉ tối ưu hệ số định hướng, không tối ưu trở kháng. .35
3.3.1.1 Kết quả 1. 35
3.3.1.2 Kết quả 2. 35
3.3.1.3 Kết quả 3. 36
3.3.2. Trường hợp 2: Tối ưu hệ số định hướng với hệ số là 30, đồng thời tối
ưu phần thực của trở kháng. 36
3.3.2.1 Kết quả 4. 36
3.3.2.2 Kết quả 5. 37
3.3.2.3 Kết quả 6. 37
3.4. Nhận xét tổng quát các kết quả đạt được. .37
3.5. Đánh giá kết quả và hướng phát triển. 38
Tài liệu tham khảo39
PHỤ LỤC 40
% Chương trình chính tính toán TTDT .40
% Phần chương trình tính hàm object (loga.m). .43
% Tổng bình phương hai hàm phương hướng (bf_hfh.m). .46
% Trở kháng tương hỗ (trk_th.m). 47
% Trở kháng riêng (trk_rieng.m). .48
% Dẫn nạp (DanNap.m). 50