نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

طراحی و بهینه‌سازی آنتن سه‌بانده تراهرتزی با استفاده از الگوریتم ژنتیک مبتنی بر مدل جنگل تصادفی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شیراز، ایران
2 دانشگاه صنعتی شیراز
10.22034/joeds.2026.569700.1111
چکیده
آنتن‌های چندبانده تراهرتزی به دلیل پیچیدگی و بده بستان غیرخطی بین پارامترها، چالش‌برانگیز هستند. در این مقاله، یک چهارچوب بهینه‌سازی هوشمند مبتنی بر مدل نیابتی جنگل تصادفی و الگوریتم ژنتیک برای طراحی آنتن سه‌بانده فشرده تراهرتز ارائه شده است. ساختار آنتن طی دو مرحله از یک آنتن پچ مستطیلی ساده، با افزودن بریدگی‌های گوشه و شکاف -Uشکل ایجاد می‌گردد. برای غلبه بر هزینه محاسباتی بالای شبیه‌سازی‌های مستقیم، ابتدا ۲۴۰ شبیه‌سازی پارامتریک در نرم افزارشبیه سازی CST انجام شده و یک مدل جنگل تصادفی با دقت بالا)۹۹/۰ (R2>آموزش داده می‌شود. سپس، الگوریتم ژنتیک با استفاده از این مدل سریع (پیش‌بینی در کمتر از ۱ ثانیه) ابعاد بهینه را جستجو می‌کند. روش پیشنهادی، هزینه محاسباتی را بیش از ٪۹۰ نسبت به بهینه‌سازی مستقیم، کاهش می‌دهد. آنتن نهایی، سه باند تشدید در فرکانس‌های ۱۷/۱، ۴۶/۱ و ۷۶/۱ تراهرتز با تلفات بازگشتی بهتر از ۱۰- دسی‌بل دارد که برای کاربردهای حسگری چندطیفی مناسب است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and Optimization of a Tri-Band Terahertz Antenna Using a Genetic Algorithm Based on Random Forest Model

نویسندگان English

Abdollah Amirali 1
Ehsan Zareian-Jahromi 2
1 Department of Electrical engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran
2 Shiraz University of Technology
چکیده English

Multi-band terahertz antennas are challenging due to complexity and nonlinear trade-offs between design parameters. The novelty of this paper is the presentation of an intelligent optimization framework based on a random forest surrogate model and a genetic algorithm for the design of a compact tri-band terahertz antenna. The antenna structure is created in two steps from a simple rectangular patch by adding corner notches and a U-shaped slot. To overcome the high computational cost of direct simulations, 240 parametric simulations are first performed in CST, and a random forest model with high accuracy (R² > 0.99) is trained. Then, the genetic algorithm uses this fast model (prediction in less than 1 second) to search for the optimal dimensions. The proposed method reduces the computational cost by more than 90% compared to direct optimization. The final optimized antenna has three resonance bands at frequencies of 1.17, 1.46, and 1.76 THz with |S11|<–10 dB, making it suitable for multispectral sensing applications.

کلیدواژه‌ها English

Antenna
terahertz
genetic algorithm
random forest
surrogate model