В сотни раз быстрее: алгоритм, ускоряющий проектирование патч-антенн разработан учёными МФТИ

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) представили инновационный алгоритм, способный в сотни раз ускорить процесс проектирования патч-антенн. Технология позволяет сократить сроки разработки с нескольких недель до нескольких часов, что может значительно снизить стоимость производства антенн для Wi-Fi-устройств, спутников и беспилотников. Результаты исследования были представлены на 67-й конференции МФТИ.

Источник изображения сгенерировано нейросетью Sora

Новый алгоритм МФТИ использует бинарное кодирование и суррогатную оптимизацию, что позволяет ему не просто перебирать варианты, а «придумывать» оптимальную форму антенны. Вместо прямых вычислений метод работает с упрощенной моделью, которая быстро находит перспективные решения и проверяет их в основной системе.

Вместо того чтобы сразу подбирать сложную конфигурацию, наш алгоритм сначала представляет цельную металлическую пластину (1), а затем последовательно вырезает в ней прямоугольные области (о) и во время этого анализирует, как каждое изменение влияет на характеристики всей антенны. Такой подход резко снижает вычислительную нагрузку, поскольку на каждом шаге оптимизируется лишь небольшое число параметров, а не вся структура сразу.

Максим Артюшкин, разработчик алгоритма техник отдела прикладных исследований и разработок перспективных решений сотовой связи МФТИ

Последовательная оптимизация положения и размеров островков. Сначала подбирается первый островок, затем, при условии наличия первого, подбирается второй, и так далее
Источник изображения Пресс-служба МФТИ

Тестирование в программах FEKO и pSeven подтвердило эффективность метода: простая патч-антенна на 10 ГГц была спроектирована за 109 итераций, двухдиапазонная — за 586, а всенаправленная на 1,9 ГГц — всего за 99 итераций. Традиционные методы проектирования требуют несколько тысяч итераций, что увеличивает длительность процесса разработки.

Новый подход широко адаптируется для производства антенн различного назначения: от простых бытовых Wi-Fi роутеров до сложных систем беспилотных летательных аппаратов и спутниковой связи.

Патч-антенны — компактные и легкие конструкции, широко применяемые в мобильных телефонах, планшетах, спутниковой связи и в дронах. Они состоят из металлической пластины на диэлектрической подложке, а их эффективность зависит от точной настройки геометрических параметров.

Читайте ещё материалы по теме:

Программное обеспечение от пермских учёных ускорит испытание газотурбинных двигателей в 1,5 раза

ИИ диагностирует причину инфаркта за 400 мс: новшество в анализе снимков ОКТ

«Точность до 90%»: учёные из Перми и Китая разработали метод для повышенной эффективности добычи сланцевого газа