Investigation of genetically optimized pixel monopole patch antennas for miniaturization and wideband applications

Çağatay Aydın

Makale detayları

Investigation of genetically optimized pixel monopole patch antennas for miniaturization and wideband applications

Yazarlar:

Çağatay Aydın

Yayıncı:

Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar:

Mühendislik Elektromanyetiği | Radyo Frekansı Mühendisliği

Dergi:

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 3, pp.965-973

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001354729

pISSN:

2564-6605

Anahtar kelimeler:

Özet:

 A pixel based synthesis method driven by a genetic algorithm is applied to a rectangular monopole patch antenna on FR 4. A 7x13 grid with 5 mm x 5 mm pixels is optimized with a single S_11  objective to realize two contrasting designs: a miniaturized antenna that shifts resonance from 3.5 GHz to 1 GHz while reducing the linear size by 65, and a wideband antenna that maintains S_11 -10 dB across 1.9-6 GHz. Full-wave CST simulations validate both cases without altering substrate or feed. The miniaturized version is bandwidth limited, whereas the wideband version exhibits radiation pattern variationshortcomings that stem from the deliberately simple cost function. Results confirm the versatility of pixel antennas and indicate that multi objective or machine learning assisted optimization can further enhance performance.

 A pixel based synthesis method driven by a genetic algorithm is applied to a rectangular monopole patch antenna on FR 4. A 7x13 grid with 5 mm x 5 mm pixels is optimized with a single S_11  objective to realize two contrasting designs: a miniaturized antenna that shifts resonance from 3.5 GHz to 1 GHz while reducing the linear size by 65, and a wideband antenna that maintains S_11 -10 dB across 1.9-6 GHz. Full-wave CST simulations validate both cases without altering substrate or feed. The miniaturized version is bandwidth limited, whereas the wideband version exhibits radiation pattern variationshortcomings that stem from the deliberately simple cost function. Results confirm the versatility of pixel antennas and indicate that multi objective or machine learning assisted optimization can further enhance performance.

 A pixel based synthesis method driven by a genetic algorithm is applied to a rectangular monopole patch antenna on FR 4. A 7x13 grid with 5 mm x 5 mm pixels is optimized with a single S_11  objective to realize two contrasting designs: a miniaturized antenna that shifts resonance from 3.5 GHz to 1 GHz while reducing the linear size by 65, and a wideband antenna that maintains S_11 -10 dB across 1.9-6 GHz. Full-wave CST simulations validate both cases without altering substrate or feed. The miniaturized version is bandwidth limited, whereas the wideband version exhibits radiation pattern variationshortcomings that stem from the deliberately simple cost function. Results confirm the versatility of pixel antennas and indicate that multi objective or machine learning assisted optimization can further enhance performance.

 Bu çalışmada, FR 4 üzerinde dikdörtgen monopole yama antene genetik algoritma destekli piksel tabanlı bir tasarım yöntemi uygulanmıştır. 5 mm x 5 mm boyutlu pikseller ile 7x13 olarak pikselleştirilmiş yapı, yalnızca S_11 e bağlı optimize edilerek iki farklı tasarım elde edilmiştir: rezonansı 3.5 GHzten 1 GHze kaydırarak boyutu doğrusal olarak 65 azaltan minyatür anten ve 1.9-6 GHz aralığında S_11 -10 dB sağlayan geniş bant anten. Her iki tasarım da besleme veya substrat değiştirmeden tam dalga CST benzetimleriyle doğrulanmıştır. Basit maliyet fonksiyonuna bağlı olarak mini anten dar bant genişliği, geniş bant anten ise desen değişkenliği göstermektedir. Sonuçlar piksel anten yaklaşımının esnekliğini gösterirken, çoklu hedefli veya makine öğrenmesi destekli optimizasyonlarla performansın daha da iyileştirilebileceği görülebilir.

Makale detayları

Investigation of genetically optimized pixel monopole patch antennas for miniaturization and wideband applications

Yazarlar:

Çağatay Aydın

Yayıncı:

Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar:

Mühendislik Elektromanyetiği | Radyo Frekansı Mühendisliği

Dergi:

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 3, pp.965-973

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001354729

pISSN:

2564-6605

Pixel antenna

Antenna optimization

Genetic algorithm

Miniaturization

Wideband monopolePiksel anten

Anten optimizasyonu

Genetik algoritma

Minyatürizasyon

Geniş bant monopol

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Çağatay Aydın

Yayıncı: Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar: Mühendislik Elektromanyetiği | Radyo Frekansı Mühendisliği

Dergi: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 3, pp.965-973

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 7/2025

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001354729

pISSN: 2564-6605

Sayı

Yazarlar:

Çağatay Aydın

Yayıncı:

Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar:

Mühendislik Elektromanyetiği | Radyo Frekansı Mühendisliği

Dergi:

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 3, pp.965-973

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001354729

pISSN:

2564-6605