Advances in Radio Science www.adv-radio-sci.net 1684-9965 1684-9973 4 Kleinheubacher Berichte 2005 2006 10.5194/ars-4-65-2006 http://www.adv-radio-sci.net/4/65/2006/ http://www.adv-radio-sci.net/4/65/2006/ars-4-65-2006.html http://www.adv-radio-sci.net/4/65/2006/ars-4-65-2006.pdf 65 71 2006-09-04 Optimierung von FSS-Bandpassfiltern mit Hilfe der Schwarmintelligenz (Particle Swarm Optimization) G. Wu V. Hansen E. Kreysa H.-P. Gemünd Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik, Bergische Universität Wuppertal, Germany Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany In diesem Beitrag wird ein neues Verfahren zur Optimierung von Bandpassfiltern aus mehrlagigen frequenzselektiven Schirmen (FSS), die in ein Dielektrikum eingebettet sind, vorgestellt. Das Ziel ist es, die Parameter der gesamten Struktur so zu optimieren, dass ihre Transmissionseigenschaften hohe Filteranforderungen erfüllen. Als Optimierungsverfahren wird die Particle Swarm Optimization (PSO) eingesetzt. PSO ist eine neue stochastische Optimierungsmethode, die in verschieden Gebieten, besonders aber bei der Optimierung nicht linearer Probleme mit mehreren Zielfunktionen erfolgreich eingesetzt wird. In dieser Arbeit wird die PSO in die Spektralbereichsanalyse zur Berechnung komplexer FSS-Strukturen integriert. Die numerische Berechnung basiert auf einer Integralgleichungsformulierung mit Hilfe der spektralen Greenschen Funktion für geschichtete Strukturen. <P> This paper presents a novel procedure for the optimization of band-pass filters consisting of frequency selective surfaces (FSS) embedded in a dielectric. The aim is to optimize the parameters of the complete structure so that the transmission characteristics of the filters fulfill the demanding requirements. The Particle Swarm Optimization (PSO) is used as the optimization procedure. PSO is a new stochastic optimization method that is successfully applied in different areas for the optimization of non-linear problems with several object-functions. In this work, PSO is integrated into the spectral domain analysis for the calculation of the complex FSS structures. The numerical computation is based on the formulation of an integral equation with the help of the spectral Green's function for layered media. Antonopoulos,~C., Parker,~E A., and Sturland,~I M.: Multilayer frequency selective surfaces for millimetre and submillimetre wave applications, Proc. IEE Microwave Antennas and Propagation, 144, 415&ndash;420, 1997. Aroudaki,~H., Hansen,~V., Gemünd,~H., and Kreysa,~E.: Analysis of low-pass filters consisting of multiple stacked FSS's of different periodicities with applications in the submillimeter radioastronomy, IEEE Trans. Antennas Propagat., 43, 1486&ndash;1491, 1995. Aroudaki,~H.: Spektralbereichsanalyse von mehrlagigen planaren Schaltungen mit dreidimensionalen Diskontinuitäten, Diss. Bergische Univ. Wuppertal, 1996. \bibitem[Eberhart and Shi(2001)] eber01 Eberhart,~R. and Shi,~Y.: Particle swarm optimization: development, application and resources, Proc. 2001 Congr. Evolutionary Computation, Seoul, Korea, 1, 2001. Hook,~M., Vardaxoglou,~J C., and Ward,~K. Applications of Frequency Selective Surfaces, 27th ESA Antenna Workshop on Innovative Periodic Antennas, Santiago de Compostella, Spain, 299&ndash;309, 2004. \bibitem[Kennedy and Eberhart(1995)] kenn95 Kennedy,~J. and Eberhart,~R.: Particle Swarm Optimization, Proc. of the IEEE Intern. Conf. on Neural Networks, Piscataway, NJ:IEEE Press, 1942&ndash;1948, 1995.\vadjust \bibitem[Robinson and Rahmat-Samii(2004)] robi04 Robinson,~J. and Rahmat-Samii,~Y.: Particle Swarm Optimization in Electromagnetics, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 52, 397&ndash;407, 2004. Wu,~G., Hansen,~V., Gemuend,~H.-P., and Kreysa,~E.: Multi-layered Submillimetre FSS of Shifted Crossed Slot Elements for Applications in Radio Astronomy, German Microwave Conf., Ulm, Germany, 2005. Wu,~G., Hansen,~V., Kreysa,~E., and Gemuend,~H.-P.: Synthesis of High-Grade Filters for TeraHertz Applications Based on Multi-layered Structures Using Capacitive and Inductive Grids, 27th ESA Antenna Workshop on Innovative Periodic Antennas, Santiago de Compostella, Spain, 321&ndash;327, 2004.