Специалисты МФТИ разработали новый метод проектирования патч-антенн, который позволяет создавать антенны для Wi-Fi, спутниковой связи и беспилотников в десятки раз быстрее и дешевле. Теперь процесс, который раньше занимал недели, может быть завершён всего за несколько часов.
Патч-антенны представляют собой тонкие металлические пластины на диэлектрической подложке и широко используются в компактной электронике — от смартфонов до спутников. Одним из самых сложных этапов в их производстве является подбор формы и геометрии элементов, чтобы обеспечить нужные электромагнитные свойства. Этот процесс требует тысячи итераций и мощных вычислений.
До сих пор для таких задач применялись стохастические методы, имитирующие природные процессы, например, генетические алгоритмы. Но российские учёные предложили иной подход: вместо подбора параметров с нуля они начали с целой пластины, из которой шаг за шагом вырезаются элементы, меняющие характеристики антенны.
Новый алгоритм основан на бинарном кодировании и использовании так называемой суррогатной модели. Это упрощённая копия основной задачи, которая экономит ресурсы, предсказывая перспективные решения и проверяя их только при необходимости. Такой подход резко снижает нагрузку на вычислительные мощности.
Метод протестирован на трёх типах антенн и показал значительное сокращение числа итераций по сравнению с классическими алгоритмами. Кроме того, он универсален — его можно применять как для бытовых устройств, так и для сложной авиационной или космической техники.