Optimalizace antén na EBG substrátech tzv. kolonií mravenců

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá optimalizací antén na EBG substrátech pomocí metody kolonie mravenců (ACO). Tato metoda vychází z komunikačních mechanismů reálné kolonie mravenců. V první části této práce je rozebrána teorie planárních antén a také teorie ACO. Dále je popsán princip funkce EBG substrátů a obecně fyzikální jevy uplatňující se při šíření elektromagnetické vlny periodickým prostředím. V další části byla ACO implementována do jazyka VBA a aplikována na dva modely planárních antén. Tyto modely byly vytvořeny v programu CST Microwave Studio. Po optimalizaci antén byly vyhodnoceny výsledky a u jedné z antén bylo provedeno porovnání s optimalizačními metodami v CST Microwave Studio. U druhého modelu byl poté standardní substrát nahrazen substrátem s EBG a výsledky byly porovnány. Byly použity 2 typy mřížek EBG. U čtvercové byl popsán postup návrhu mřížky a byl získán modelováním v CST disperzní diagram. Nakonec bylo provedeno ověření získaných výsledků v programu Ansoft HFSS a výsledky získané výsledky byly mezi sebou porovnány.

This diploma thesis deals with optimization of planar antennas on the Electromagnetic Bandgap (EBG) substrates by the help of Ant Colony Optimization (ACO). This method is based on the communications mechanisms of a real ant colony. Firstly, the working principle of the planar antennas and the theory of the Ant Colony Optimization are analyzed. Next, the description of the working principle of the Electromagnetic Bandgap and generally physical phenomena accompanying electromagnetic waves propagation in a periodic medium are given. In the second part of this thesis, the ACO was implemented into the VBA language, and was applied to two models of planar antennas. These models were created in the CST Microwave Studio. After an optimization of the antennas the results were evaluated, and the optimization of one of the antennas was compared to the optimization methods in CST Microwave Studio. Then, the standard substrate of the second model was replaced by the EBG substrate, and the results were confronted. Two types of EBG lattice were used. The design procedure of the square lattice was described, and the dispersion diagram was created in the CST Microwave Studio. In the final part of thesis, the verification of the results was carried out in Ansoft HFSS, and the results from both simulation programs were compared to each other.