Komplex analys och konvex optimering för EM design
- Diarienummer
- AM13-0011
- Start- och slutdatum
- 140401-190630
- Beviljat belopp
- 16 405 610 kr
- Förvaltande organisation
- Lund University
- Forskningsområde
- Beräkningvetenskap och tillämpad matematik
Summary
Projekt handlar om att utveckla matematiska verktyg för att lösa grundläggande problem inom elektromagnetisk (EM) design av strukturer såsom antenner, filter, fasvektorer, absorbenter, och kablar. Vi kommer främst att arbeta inom områdena komplex analys i en och flera variabler och konvex såväl som icke-konvex optimering. Inom komplex analys, fokuserar vi på representationssatser för olika kombinationer av linjära, tidsinvarianta, kausala och passiva system för att härleda prestanda gränser för EM-system. Optimering används för att analysera prestanda gränser och för automatiserad optimal design av EM strukturer. De specifika matematiska målen är att: utveckla representationssatser för kausala system som effektivt kan användas för att bestämma fysiska gränser. bestämma begränsningar för system i flera parametrar med komplex analys i flera variabler tillsammans med optimering. karakterisera optimala och nära optimala lösningar i ett beräkningseffektivt sätt för stora strukturer. utnyttja den optimala lösningen som beräknats med hjälp av konvex optimering för automatiserad design av EM strukturer.
Populärvetenskaplig beskrivning
Antenner blir allt vanligare i vårt samhälle. Även om antenner för TV- och radiomottagare fortfarande är vanliga så tillverkas det fler antenner till mobiltelefoner och vanliga buss- och passerkort. Vi vet ganska väl hur man designar TV-antenner och de är i mycket effektiva. Antenner i mobiltelefoner och basstationer skiljer sig från TV-antenner på många sätt. Modern formgivning kräver att antennerna är integrerade i telefonen eller i basstationen. De måste därmed dela på utrymmet i telefonen med batteri, kretskort, kamera och mycket annat. Det är också en trend att integrera fler och fler antenner i mobiltelefoner för att täcka olika applikationer och standarder. Det är dock mycket svårt att designa små antenner. En antenn har en karakteristisk storlek för en given kommunikationsstandard (våglängd) och dess prestanda försämras snabbt när man krymper dem. Projektet handlar om utveckla nya matematiska verktyg för att skapa förståelse för hur bland annat antenner fungerar och hur de ska designas för att fungera på bästa möjliga sätt. Vi har de senaste åren analyserat egenskaper för antenner som fungerar optimalt för en given designvolym. Resultaten besvarar bland annat vilket utrymme en antenn kräver för en given bandbredd. Ett mer långsiktigt forskningsperspektiv är att automatisera designarbetet. I dag bygger antenndesign på erfarenhet, tumregler, intuition, parameterstudier och mycket ’försök och misslyckande’. Datorsimuleringar och enkla parameteroptimeringar är oumbärliga men det är svårt att låta datorer designa en bra antenner utan en bra grunddesign. Vi arbetar på att använda våra resultat för optimala antenner för att underlätta automatiseringen.