基于遗传算法的微带天线优化设计

发布时间：2017-06-09 14:21

  本文关键词：基于遗传算法的微带天线优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：遗传算法依靠其高效卓越的优化特性成为设计天线的最佳选择。用遗传算法对影响天线带宽的结构参数进行优化,来实现有效带宽的增加,是当今天线设计的主流方向,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。首先,运用遗传算法优化程序优化出工作在3.5GHz/5.2GHz双频段微带天线,优化后天线工作在谐振频率为3.5GHz的相对带宽达到了23%左右,工作在谐振频率为5.2GHz的相对带宽达到了29%左右。实现了双频段工作的同时也能够满足带宽的要求,完全覆盖了Wimax频段和WLAN频段,在通信领域中具有实用价值。其次,优化出两副平面倒F型天线,其中一副是工作在谐振频率为2.4GHz的单频微带天线,优化后天线的谐振频率是2.4GHz,与目标值完全吻合,相对带宽达到了9%左右,完全覆盖了标准的WLAN802.11b频带范围,另一副是双频微带天线,优化后天线的谐振频率分别为0.925GHz和2.41GHz,与设定的目标值0.9GHz和2.4GHz基本保持一致,可以很好的应用在手机通信系统中。最后,优化出两副可重构天线,其中一副是频率可重构天线,该天线是阵列天线。天线由中间一个形状为正方形的主辐射贴片和四周对称分布的八个形状同样为正方形的小寄生贴片构成,主辐射贴片和寄生贴片之间通过开关连接,通过控制开关的通断状态,来实现频率可重构。该天线优化完成后,闭合主辐射贴片和寄生贴片之间的四个开关,其余开关全部断开,天线能够工作在X波段,其谐振频率为9GHz,相对带宽达到了11%左右。当所有开关闭合时,天线可以工作在C波段。然后利用遗传算法优化出一组开关组合,使天线工作在S波段。最终该天线的工作频段分别是X波段、S波段和C波段,实现了频率可重构。另一幅为方向图可重构天线,此天线是一副单频段天线。方向图可重构天线经过优化后相对带宽达到8%左右,通过闭合相应的开关能够使天线在远场的辐射方向图具有明显的对称性和不重合性,非常完美的实现天线远场辐射方向图可重构,达到了优化的目标。
【关键词】：遗传算法 微带天线 可重构 优化
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 研究的背景和意义16-17
• 1.2 微带天线应用现状17-18
• 1.3 论文研究内容和结构安排18-22
• 1.3.1 论文基本内容18-19
• 1.3.2 论文的结构排版19-22
• 第二章 微带天线的基本理论22-34
• 2.1 微带天线的定义和结构22
• 2.2 微带天线的馈电方式和分析方法22-24
• 2.3 微带天线的基本电参数24-27
• 2.4 微带天线小型化、宽频带及多频化技术27-30
• 2.4.1 微带天线的小型化技术27-28
• 2.4.2 微带天线的宽频带技术28
• 2.4.3 微带天线的多频技术28-30
• 2.5 可重构天线概述30-32
• 2.6 本章小结32-34
• 第三章 遗传算法/HFSS优化程序34-48
• 3.1 遗传算法介绍34-37
• 3.1.1 概述34
• 3.1.2 遗传算法特点34-35
• 3.1.3 遗传算法的运算流程35-37
• 3.2 高频仿真软件HFSS及其Scripting37-38
• 3.3 HFSS-MATLAB-API脚本的简介38-39
• 3.4 遗传算法/HFSS优化天线的方案39-40
• 3.5 遗传算法方案测试与验证40-46
• 3.5.1 概述40-41
• 3.5.2 遗传算法程序测试41-42
• 3.5.3 遗传算法优化天线实例验证42-44
• 3.5.4 双频微带天线44-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第四章 微带贴片天线的设计与优化48-56
• 4.1 应用在Wimax/WLAN双频天线设计与优化48-50
• 4.1.1 微带天线模型48-49
• 4.1.2 定义基因串49
• 4.1.3 设计适应度函数49
• 4.1.4 遗传参数设置49
• 4.1.5 优化后的最优结果49-50
• 4.2 应用于WLAN单频天线的优化与设计50-52
• 4.2.1 优化基本问题50-51
• 4.2.2 定义基于串51
• 4.2.3 设计适应度函数51
• 4.2.4 遗传参数设置51
• 4.2.5 优化后的最优结果51-52
• 4.3 应用于GSM /Bluetooth的双频天线设计与分析52-55
• 4.3.1 优化基本问题52-53
• 4.3.2 定义基因串53
• 4.3.3 设计适应度函数53
• 4.3.4 遗传参数设置53
• 4.3.5 优化后的最优结果53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 可重构天线设计与优化56-66
• 5.1 频率可重构微带天线设计与分析56-60
• 5.1.1 优化基本问题56-57
• 5.1.2 定义基因串57-58
• 5.1.3 设计适应度函数58
• 5.1.4 遗传参数设置58-59
• 5.1.5 优化后的最优结果59-60
• 5.2 方向图可重构微带天线设计与分析60-63
• 5.2.1 优化基本问题60-61
• 5.2.2 定义基因串61-62
• 5.2.3 设计适应度函数62
• 5.2.4 遗传参数设置62
• 5.2.5 优化后的最优结果62-63
• 5.3 本章小结63-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介74-75

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