An evolutionary environment to support the synthesis of microstrip antenna

Abstract

O estudo de antenas de microfita envolve a especificação de um amplo espectro de parâmetros físicos, e cada proposta de antena requer o emprego de algoritmos avançados de cálculo numérico para medidas de desempenho, como impedância de entrada, padrão de irradiação e ganho em faixas específicas de freqüência. O principal objetivo desse trabalho é desenvolver um ambiente computacional combinando um software de análise de estruturas eletromagnéticas, MStrip40, baseado no método dos momentos (MoM), e um método de busca evolutivo, denominado algoritmo genético. Buscam-se valores ótimos de parâmetros físicos de antenas de microfita, como comprimento e largura do elemento irradiador e da linha de alimentação, entre outros. São tratados vários tipos de antenas de microfita, e um elenco amplo de critérios de desempenho é considerado, mantendo sempre um valor baixo para o coeficiente de onda estacionária na freqüência de projeto. A validação dos resultados gerados pelo ambiente computacional é alcançada através da fabricação da melhor antena obtida em cada caso de estudo, seguida por testes de desempenho do dispositivo físico fabricado, realizados em laboratórios especializados.The study of microstrip antennas involves the specification of a broad spectrum of physical parameters, and each antenna proposal requires the use of advanced algorithms of numerical calculus to measure the performance, such as input impedance, radiation pattern and gain in specific frequency bands. The main objective here is to develop a computational environment joining a software for electromagnetic structure analysis, called MStrip40 and based on the Method of Moments (MoM), together with an evolutionary search method founded on a genetic algorithm. The outcome is composed of optimal values for physical parameters of the microstrip antenna, such as length and width of the radiator element and of the feeding line. Several kinds of microstrip antennas are treated, and a wide range of performance criteria are considered, always keeping a low value for the coeficient of stationary wave at the design frequency. The validation of the results produced by the computational environment is achieved by means of the manufacture of the best obtained antenna in each case study, followed by performance evaluation of the manufactured physical device, which is accomplished in dedicated laboratories