Master's Thesis

Synthesis of microwave resonators

Main document 3.57 MB

FEKTMaster's ThesisStudent: Ing. Vladimír Šeděnka, Ph.D.Acad. year: 2008/2009

Leader: prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Opponent: prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

The thesis deals with microwave resonators synthesis in Matlab environment. Due to the multi-objective optimization, the shape of the resonátor is subsequently changed to fit requested frequency properties. Particle swarm optimization and frequency domain finite element method are used.
Accuracy of the different number of elements was tested. Values of several optimization parameters were balanced to reach the maximal efficiency of the optimization.

Language

Czech

State

Defended (thesis was successfully defended)

Grade

A

Faculty

Department

Study branch

Electronics and Communication (M-EST)

Classification by leader
prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Student měl za úkol vytvořit program pro syntézu dutinových mikrovlnných rezonátorů. Student program vytvořil spojením vlastního kódu pro modální analýzu rezonátorů trojrozměrnou metodou konečných prvků a vlastního kódu pro optimalizaci metodou roje částic. Metoda roje částic byla nastavena tak, aby bylo dosaženo maximální možné efektivity procesu syntézy. Funkčnost programu byla ověřena na několika vhodně zvolených příkladech. Dosažené výsledky byly porovnány s výpočty v programu ANSOFT HFSS. Zadání projektu bylo beze zbytku splněno.

Diplomant pracoval na projektu s velkým nasazením během celého semestru. Při práci aktivně pracoval s literaturou. Vůči práci nemám žádné formální výhrady.

final grade: A
final score: 95

Grade Points Max. points
A 48 50
A 19 20
A 19 20
A 9 10

Classification by opponent
prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

V předložené práci je realizována analýza a optimalizace mikrovlnných rezonátorů. Pro modální 2D analýzu elektromagnetického pole v rezonátoru použil metodu konečných prvků a rozšířil ji o algoritmus pro 3D analýzu využívající generátor obecné sítě prvků, jehož výhodou je snížení pracnosti zadávání vstupních dat a možnost provedení rozboru vlivu hustoty sítě prvků na přesnost výsledků analýzy. Dalším cílem práce bylo nalézt takový tvar rezonátoru, který by splňoval zadané frekvenční parametry. Diplomant navrhl odpovídající kriteriální funkci a optimalizační postup na základě doporučené metody roje částic, analyzoval souvislost efektivity optimalizace a volby vstupních parametrů použité metody. Správnost nově navržených postupů ověřil porovnáním výsledků získaných použitím komerčních programů a otestované algoritmy vzájemně propojil v prostředí Matlab.
Práce je psána přehledně, srozumitelně, na velmi dobré jazykové a grafické úrovni. Při návrhu všech dílčích postupů diplomant prokázal schopnost využívat současné teoretické poznatky i dostupné softwarové nástroje, které jsou vhodné pro efektivní řešení zadané problematiky v souladu s požadavky stanovenými v zadání.

final grade: A
final score: 95

Grade Points Max. points
A 20 20
A 48 50
A 18 20
A 9 10

Literature

[1] ROBINSON, J., RAHMAT-SAMII, Y. Particle swarm optimization in electromagnetics. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2004, vol. 52, no. 2, p. 397–407.

[2] SILVESTER, P. P., FERRARI, R. F. Finite elements for electrical engineers. 3rd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1996.

Keywords

Optimization
Microwave resonator
Finite element method
Matlab
Synthesis
Particle swarm optimization