En las comunicaciones por radio , una antena evolucionada es una antena diseñada total o sustancialmente por un programa de diseño automático por computadora que utiliza un algoritmo evolutivo que imita la evolución darwiniana . Este procedimiento se ha utilizado desde principios de la década de 2000 para diseñar antenas para aplicaciones de misión crítica que implican requisitos de diseño estrictos, conflictivos o inusuales, como patrones de radiación inusuales , para los cuales ninguno de los muchos tipos de antenas existentes es adecuado.
El programa de computadora comienza con formas de antena simples, luego agrega o modifica elementos de manera semialeatoria para crear una cantidad de nuevas formas de antena candidatas. Luego, se evalúan para determinar qué tan bien cumplen con los requisitos de diseño y se calcula una puntuación numérica para cada una. Luego, en un paso similar a la selección natural , se descarta una parte de las antenas candidatas con las peores puntuaciones, dejando una población más pequeña de los diseños con las puntuaciones más altas. Usando estas antenas, la computadora repite el procedimiento, generando una población sucesiva (usando operadores como mutación , cruce y selección ) de la cual se seleccionan los diseños con las puntuaciones más altas. Después de una cantidad de iteraciones, se evalúa la población de antenas y se elige el diseño con la puntuación más alta. La antena resultante a menudo supera a los mejores diseños manuales, porque tiene una forma asimétrica complicada que no se podría haber encontrado con los métodos de diseño manual tradicionales.
Los primeros diseños de antenas evolucionadas aparecieron a mediados de la década de 1990 a partir del trabajo de Michielssen, Altshuler, Linden, Haupt y Rahmat-Samii. La mayoría de los profesionales utilizan la técnica del algoritmo genético o alguna variante de esta para desarrollar diseños de antenas.
Un ejemplo de una antena evolucionada es una antena de banda X desarrollada para una misión de la NASA de 2006 llamada Space Technology 5 (ST5). [1] El objetivo de la misión era demostrar tecnologías innovadoras de uso potencial en futuras misiones espaciales. Cada satélite tenía dos antenas de comunicación para hablar con estaciones terrestres: una antena evolucionada con una estructura inusual y una antena helicoidal cuadrifilar más estándar. La primera se desarrolló para cumplir con un conjunto desafiante de requisitos de la misión, en particular la combinación de un ancho de haz amplio para una onda polarizada circularmente y un ancho de banda de impedancia amplio para cubrir las frecuencias de enlace ascendente y descendente en la banda X. Ambas antenas fueron fabricadas por el Laboratorio de Ciencias Físicas de la Universidad Estatal de Nuevo México . Su apariencia externa era esencialmente idéntica en el sentido de que un radón de espuma cubría los elementos radiantes. La misión ST5 se lanzó con éxito el 22 de marzo de 2006 y funcionó durante el período de la misión antes de ser desmantelada por la NASA, por lo que esta antena evolucionada representa el primer objeto artificialmente evolucionado del mundo en volar en el espacio. Otras antenas evolucionadas se utilizaron posteriormente en la nave espacial Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer . [2]