Optimal invers design av stora elektromagnetiska system
- Diarienummer
- SAB23-0030
- Projektledare
- Gustafsson, Mats
- Start- och slutdatum
- 241231-251231
- Beviljat belopp
- 1 852 678 kr
- Förvaltande organisation
- Lunds tekniska högskola
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Projektet syftar till att bestämma grundläggande fysikaliska begränsningar för antennsystemets prestanda och utveckla automatiserade designalgoritmer för att skapa enheter med optimal prestanda. Det strävar efter att främja förståelse inom tillämpad matematik, fysik och elektroteknik, med konsekvenser för moderna kommunikationssystem. Resultaten kan hjälpa till att utforma enheter med maximal prestanda inom fysiska begränsningar som begränsad volym eller energiförsörjning. Att förstå dessa begränsningar och optimala designstrategier kan leda till mer effektiv och hållbar teknik, vilket gynnar områden som informations- och kommunikationsteknik. Specifika mål inkluderar att utveckla verktyg för att förstå vad som är uppnåeligt inom designbegränsningar, särskilt fokuserat på elektriskt stora antenner och gruppantenner med komplex funktionalitet. Dessutom syftar projektet till att skapa effektiva inversa designalgoritmer för att syntetisera optimala strukturer för elektromagnetisk växelverkan, med potential för design att förbättras baserat på erfarenhet. I samarbete med Politecnico di Torino, känt för sin expertis inom beräkningsmetoder för elektriskt stora system och banbrytande arbete inom invers design av metaytantenner, kommer forskningen att dra nytta av deras banbrytande tekniker. Dessa metoder har potential för tillämpningar inom stora rekonfigurerbara ytor, särskilt metaytor, som övervägs för framtida kommunikationssystem.
Populärvetenskaplig beskrivning
Växelverkan mellan ljus och materia är avgörande för många aspekter av våra liv, från de färger vi ser till tekniska tillämpningar som kommunikationssystem. Att förstå denna interaktion innebär att beakta faktorer som ljusets våglängd, materialegenskaper och form. Trots betydande framsteg inom detta område, särskilt när det gäller förståelsen för hur material och objekt påverkar elektromagnetiska vågor, finns det fortfarande områden där vår förståelse är knapp, såsom att optimera absorption i ett objekt eller spektraleffektivitet för ett kommunikationssystem. Detta projekt syftar till att adressera dessa gap i vår förståelse genom att utveckla grundläggande fysikaliska begränsningar för elektromagnetisk växelverkan med objekt bestående av specifika material och former. Målet är att fastställa den maximala potentiella prestandan för enheter och sedan designa dem så nära dessa gränser som möjligt. Detta innebär att utnyttja metodiker för invers design, där numeriska beräkningar används för att syntetisera optimala former och materialdistributioner. Projektet fokuserar på en mängd olika elektromagnetiska system, inklusive antenner, gruppantenner, metaytor och filter. Genom att tillhandahålla grundläggande begränsningar för systemets prestanda och utveckla automatiserade designalgoritmer syftar projektet till att främja kunskapen inom tillämpad matematik, fysik och elektroteknik. På en teknisk nivå kan resultaten användas för att designa mer effektiva enheter, vilket kan förbättra energieffektiviteten och hållbarheten, särskilt inom informationsteknologi och kommunikationsteknik. När vi ser framåt förväntar sig projektet snabba framsteg inom beräkningsverktyg för design av elektromagnetiska enheter, där områden som elektromagnetiska beräkningsmetoder, optimering och maskininlärning integreras. Slutligen är målet att utveckla teknik som optimalt utnyttjar energi och andra resurser, vilket gynnar framtida internet och trådlösa nätverk.