A área de projeto, modelagem e simulação de circuitos e dispositivos para microondas e ondas milimétricas é muito promissora para o uso de algoritmos de otimização, dada a atual complexidade advinda do número de parâmetros considerados e exigência de desempenho. Estes algoritmos são particularmente úteis quando se trata de circuitos e dispositivos que têm sido projetados com base em experiência de projetistas ou procedimentos de tentativa e erro. Várias abordagens têm sido propostas para auxiliar o projeto e otimização de circuitos e dispositivos. Dentre elas, o algoritmo genético (AG) tem se destacado por ser computacionalmente simples e eficaz na busca de soluções ótimas de problemas de otimização multitarefa. Os conceitos básicos e algumas ferramentas que úteis para a melhoria da convergência deste método de otimização são apresentados neste trabalho. Algoritmos baseados em AG são propostos para projetar circuitos de microondas a partir de curvas de resposta em freqüência desejadas. Os algoritmos devem determinar as configurações de circuitos equivalentes que realizem as características desejadas. Para ilustrar a versatilidade do programa, são apresentados exemplos de diversos filtros de microondas projetados com componentes discretos e microfitas, descontinuidades em guias de onda retangulares e filtros passa-faixa utilizando acopladores direcionais. Técnicas para a determinação de parâmetros de espalhamento de redes formadas por seções de microfita arbitrariamente conectadas são desenvolvidas. O objetivo do algoritmo é determinar uma configuração de associação de seções de microfitas que reproduza a curva de resposta em freqüência desejada. Vários resultados numéricos são apresentados e comparados com simulações realizadas em software comercial e atestam a versatilidade e aplicabilidade dos algoritmos propostos. / Optimization algorithms have proved to be a valuable tool for the design, modeling and simulation of circuits and devices for microwave and millimeter wave applications. These algorithms are particularly useful when the design of circuits and devices are based either on the designer experience or on trial-and-error procedures. Several approaches currently available in the literature are dedicated to the design of circuits and devices. Nevertheless, a special attention has been paid to the genetic algorithm (GA) approach by virtue of its simple computational procedures and efficiency to find the optimum solution of multitask problems. This work presents the basic GA concepts and proposes algorithms to design and optimize microwave circuits, including several filters based on microstrip technique, lumped elements, discontinuities in rectangular waveguides, and bandpass filters using directional couplers. Additionally, it is proposed a technique to evaluate the S-parameters of a circuit formed by arbitrarily-connected microstrip sections. The GA is employed in this case to find a configuration capable of exhibiting a pre-established frequency response. Several numerical results are presented and compared with simulations carried out with commercial software package. The results show the versatility and applicability of the proposed GA procedures in the design, modeling and simulations of microwave circuits.

A área de projeto, modelagem e simulação de circuitos e dispositivos para microondas e ondas milimétricas é muito promissora para o uso de algoritmos de otimização, dada a atual complexidade advinda do número de parâmetros considerados e exigência de desempenho. Estes algoritmos são particularmente úteis quando se trata de circuitos e dispositivos que têm sido projetados com base em experiência de projetistas ou procedimentos de tentativa e erro. Várias abordagens têm sido propostas para auxiliar o projeto e otimização de circuitos e dispositivos. Dentre elas, o algoritmo genético (AG) tem se destacado por ser computacionalmente simples e eficaz na busca de soluções ótimas de problemas de otimização multitarefa. Os conceitos básicos e algumas ferramentas que úteis para a melhoria da convergência deste método de otimização são apresentados neste trabalho. Algoritmos baseados em AG são propostos para projetar circuitos de microondas a partir de curvas de resposta em freqüência desejadas. Os algoritmos devem determinar as configurações de circuitos equivalentes que realizem as características desejadas. Para ilustrar a versatilidade do programa, são apresentados exemplos de diversos filtros de microondas projetados com componentes discretos e microfitas, descontinuidades em guias de onda retangulares e filtros passa-faixa utilizando acopladores direcionais. Técnicas para a determinação de parâmetros de espalhamento de redes formadas por seções de microfita arbitrariamente conectadas são desenvolvidas. O objetivo do algoritmo é determinar uma configuração de associação de seções de microfitas que reproduza a curva de resposta em freqüência desejada. Vários resultados numéricos são apresentados e comparados com simulações realizadas em software comercial e atestam a versatilidade e aplicabilidade dos algoritmos propostos. / Optimization algorithms have proved to be a valuable tool for the design, modeling and simulation of circuits and devices for microwave and millimeter wave applications. These algorithms are particularly useful when the design of circuits and devices are based either on the designer experience or on trial-and-error procedures. Several approaches currently available in the literature are dedicated to the design of circuits and devices. Nevertheless, a special attention has been paid to the genetic algorithm (GA) approach by virtue of its simple computational procedures and efficiency to find the optimum solution of multitask problems. This work presents the basic GA concepts and proposes algorithms to design and optimize microwave circuits, including several filters based on microstrip technique, lumped elements, discontinuities in rectangular waveguides, and bandpass filters using directional couplers. Additionally, it is proposed a technique to evaluate the S-parameters of a circuit formed by arbitrarily-connected microstrip sections. The GA is employed in this case to find a configuration capable of exhibiting a pre-established frequency response. Several numerical results are presented and compared with simulations carried out with commercial software package. The results show the versatility and applicability of the proposed GA procedures in the design, modeling and simulations of microwave circuits.