Методы и алгоритмы моделирования монопольных микрополосковых гребенчатых антенн

Диссертационная работа посвящена разработке эффективных методов и быстрых алгоритмов моделирования монопольных микрополосковых гребенчатых антенн. Моделирование антенн может быть рассмотрено как решение краевой задачи для системы уравнений Максвелла. Для «правильного» моделирования в подобных задачах необходимо также понимать и уметь решать задачи дифракции и излучения электромагнитных волн металлическими поверхностями (излучающими элементами). Задача моделирования – достаточно трудоемкая задача, и занимает существенно много времени, особенно при проектировании подобных устройств. Однако моделирование конкретных антенных конструкций существенно упрощается, если получены регрессионные модели, дающие удобные для практических расчетов формулы и устанавливающие зависимости между основными характеристиками антенн. Полученные результаты и научная новизна диссертационного исследования заключаются в следующем: 1. Разработаны новые параллельные алгоритмы решения задачи дифракции электромагнитной волны на прямоугольной металлической пластине методом моментов с использованием технологии CUDA C и задачи дифракции электромагнитной волны на гребенчатой металлической пластине с использованием технологий CUDA C и OpenMP. 2. Предложен модифицированный метод коллокаций с учетом сингулярных особенностей ядер интегральных уравнений для решения задачи дифракции электромагнитной волны на тонкой идеально проводящей прямоугольной металлической пластине с произвольной кусочно-гладкой границей. 3. Решение задачи о возбуждении цилиндрического волновода металлической пластиной сведено к решению интегральных уравнений Вольтерра. 4. Проведен корреляционно-регрессионный анализ и построены новые регрессионные модели основных электродинамических характеристик монопольных микрополосковых антенн с симметричным гребенчатым излучателем. 5. Разработаны новые быстрые алгоритмы проектирования однодиапазонных и двухдиапазонных много-гребенчатых антенн. В основе таких алгоритмов лежат задачи многокритериальной условной и/или безусловной оптимизации по таким электродинамическим характеристикам, которые удовлетворяют требуемым параметрам беспроводной системы связи. Решение задач находится классическими методами оптимизации, в том числе методом градиентного спуска. Разработанные методы и алгоритмы могут быть использованы для быстрого проектирования монопольных микрополосковых антенн с заданными электродинамическими характеристиками. Диссертационная работа поддержана грантом РФФИ «Аспиранты» 19-31-90129 (2019-2021 гг.) и стимулирующей выплатой ректора ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» молодым ученым, осуществляющим перспективные научные исследования (2020 г.). Полученные результаты успешны использованы в рамках реализации гранта компании Huawei HIRP «Custom Antenna Algorithm» (2020-2021 гг.). Получены 3 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ и свидетельство о государственной регистрации базы данных.