के-बैंड मेटासरफेस एंटेना, अपनी कम लागत, कम-प्रोफ़ाइल डिज़ाइन और बेहतर बीम-स्टीयरिंग क्षमताओं के साथ, उपग्रह संचार के क्षेत्र में महत्वपूर्ण क्षमता दिखाते हैं।हालाँकि, सीमित उपग्रह संसाधनों की कमी और केए-बैंड आवृत्तियों पर महत्वपूर्ण वायुमंडलीय नुकसान के कारण इन एंटेना को वाइड-एंगल बीम स्कैनिंग क्षमताओं और उच्च एंटीना लाभ प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, जिससे उनके डिजाइन में काफी जटिलता जुड़ जाती है।
एक बहुक्रियाशील और अत्यधिक कुशल मेटा-एंटीना के डिज़ाइन को प्राप्त करने के लिए, डिज़ाइनअनुकूलनइसमें कई पैरामीटर शामिल होंगे, जिससे कम्प्यूटेशनल संसाधनों और अनुकूलन समय का उपयोग काफी बढ़ जाएगा।अनुकूलन गति में सुधार करते हुए लाभ और स्कैनिंग कोण जैसे कई अनुकूलन उद्देश्यों को संतुलित करने के महत्वपूर्ण मुद्दे को संबोधित करना एक प्रमुख चुनौती बनी हुई है।डिजाइन प्रक्रिया.
मेटा-एंटीना डिज़ाइन की इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, चीन के इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, टोंगजी विश्वविद्यालय और हांगकांग के सिटी विश्वविद्यालय के शोधकर्ता एक व्यापक सहयोग में शामिल हुए हैं।
मेटा-ऑप्टिक्स के क्षेत्र में अपनी दीर्घकालिक विशेषज्ञता का लाभ उठाते हुए, उन्होंने फिजिक्स-असिस्टेड पार्टिकल स्वार्म ऑप्टिमाइजेशन (पीए-पीएसओ) एल्गोरिदम पर आधारित केए-बैंड मेटा-एंटीना डिजाइन विधि का प्रस्ताव रखा।इस पद्धति का उपयोग करके, उन्होंने एक का-बैंड मेटा-एंटीना डिजाइन और निर्मित किया।अध्ययन हैप्रकाशितजर्नल मेंऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान.
पेपर में प्रस्तावित एंटीना पीए-पीएसओ एल्गोरिदम का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया है।पारंपरिक पीएसओ एल्गोरिदम की तुलना में, पीए-पीएसओ एल्गोरिदम में कणों की अनुकूलन दिशा परिवर्तनीय विधि से प्राप्त चरम स्थितियों द्वारा निर्देशित होती है।इससे न केवल गणना का समय कम हो जाता है बल्कि उप-इष्टतम डिज़ाइन खोजने की संभावना भी कम हो जाती है।
अंतिम अनुकूलित परिणाम दर्शाते हैं कि पीए-पीएसओ एल्गोरिदम द्वारा प्राप्त सापेक्ष शक्ति 94.62806 है, जो पारंपरिक पीएसओ एल्गोरिदम द्वारा प्राप्त 94.62786 की सापेक्ष शक्ति के बराबर है।हालाँकि, पीए-पीएसओ एल्गोरिथ्म की कम्प्यूटेशनल लागत काफी कम है;यह केवल 650 पुनरावृत्तियों के बाद इष्टतम स्थिति तक पहुंचता है, जबकि पारंपरिक पीएसओ एल्गोरिदम को 4100 पुनरावृत्तियों की आवश्यकता होती है।
इसका मतलब है कि पीए-पीएसओ एल्गोरिदम की गणना का समय पीएसओ एल्गोरिदम के छठे हिस्से से भी कम है।इसलिए, पीए-पीएसओ विधि कण झुंडों को अधिक कुशलता से मार्गदर्शन कर सकती है, गणना समय को कम कर सकती है, जिससे यह जटिल बहुभिन्नरूपी और बहुउद्देश्यीय अनुकूलन चुनौतियों को संबोधित करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण बन जाता है।
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पीए-पीएसओ एल्गोरिदम का प्रदर्शन।(ए) पीए-पीएसओ और पीएसओ एल्गोरिदम के लिए पुनरावृत्ति के समय के संबंध में सापेक्ष विद्युत क्षेत्र की तीव्रता में भिन्नता।बैंगनी रेखा गणना त्रुटियों को दर्शाती है।नीचे से ऊपर तक चार षट्कोण विभिन्न चरणों में चरण वितरण का प्रतिनिधित्व करते हैं: प्रारंभिक चरण वितरण, पीएसओ एल्गोरिदम पुनरावृत्ति 650 बार, पीएसओ एल्गोरिदम पुनरावृत्ति 1500 बार, और पीएसओ एल्गोरिदम पुनरावृत्ति 4,100 बार (पीए-पीएसओ एल्गोरिदम पुनरावृत्ति 650 बार)।(बी) प्लेनर लेंस एंटेना के लिए एफओवी और एफ/डी की तुलना।बिंदुओं के रंग दृश्य सीमा के भीतर स्कैन करते समय लाभ के उतार-चढ़ाव का संकेत देते हैं।श्रेय:ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान(2024)।डीओआई: 10.29026/ओईएस.2024.240014 -
जब फ़ीड को अलग-अलग विस्थापन x के साथ फ़ोकल प्लेन पर रखा जाता है, तो मेटलेंस एंटीना की प्रोफ़ाइल प्राप्त करें।प्रयोगात्मक परिणामों (नीली रेखाओं) और सिमुलेशन परिणामों (लाल रेखाओं) के बीच तुलना जब फ़ीड स्रोत की स्थिति (ए) x = 0 पर होती है, जो 21.7 डीबीआई का अधिकतम लाभ दिखाती है, जो 0° के कोण से मेल खाती है;(बी) x = 15 मिमी पर, अधिकतम लाभ 21.2 डीबीआई दर्शाता है, जो 25° के कोण से मेल खाता है;(सी) x = 30 मिमी पर, अधिकतम लाभ 18.3 डीबीआई दर्शाता है, जो 55° के कोण से मेल खाता है।(डी) विभिन्न पदों पर फ़ीड स्रोत का परीक्षण करने से प्राप्त अधिकतम लाभ कोण और संबंधित लाभ के बीच संबंध।इनसेट नमूना फोटो और यूनिट सेल संरचना आरेख दिखाता है।श्रेय:ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान(2024)।डीओआई: 10.29026/ओईएस.2024.240014
पीए-पीएसओ द्वारा अनुकूलित चरण वितरण के आधार परएल्गोरिदमटीम ने 22 मिमी की फोकल लंबाई, 110 मिमी की विकर्ण लंबाई और केवल 1.524 मिमी की मोटाई के साथ एक हेक्सागोनल मेटा-एंटीना नमूना डिजाइन और निर्मित किया।
ऐन्टेना का एफ-नंबर केवल 0.2 है, बीम स्कैनिंग कोण ±55° है, अधिकतम लाभ 21.7 डीबीआई है, और लाभ समतलता 4 डीबी के भीतर है।यह अभिनव हेक्सागोनल मेटा-एंटीना, अपने विस्तृत स्कैनिंग कोण, कॉम्पैक्ट डिज़ाइन और उच्च ट्रांसमिशन लाभ के साथ, उपग्रह संचार में अनुप्रयोगों के लिए भारी क्षमता प्रदर्शित करता है,रडार सिस्टम, 5जी नेटवर्क और इंटरनेट ऑफ थिंग्स समेत कई अन्य क्षेत्र।
अधिक जानकारी:शिबिन जियांग एट अल, भौतिकी-सहायता प्राप्त कण झुंड अनुकूलन (पीए-पीएसओ) एल्गोरिदम द्वारा सशक्त का-बैंड मेटलेंस एंटीना,ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान(2024)।डीओआई: 10.29026/ओईएस.2024.240014
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उद्धरण:मेटा-एंटीना डिजाइन के लिए एआई और भौतिकी एकजुट (2024, 11 अक्टूबर)12 अक्टूबर 2024 को पुनः प्राप्तhttps://techxplore.com/news/2024-10-ai-physics-meta-antennas.html से
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