基于改进粒子群算法的单极微带天线优化设计
发布时间：2021-09-11 10:20
微带天线近年来关注度较大,结构稳定的微带天线有厚度小,完全与机体表面共形,易实现极化抑制干扰等优点,满足天线在多功能性上的需求。因此,本论文围绕微带天线小尺寸、宽频带与多频段方法展开分析,提出了四款新型单极微带天线。同时,研究了粒子群算法及其在微带天线中的应用,通过改进的PSO算法优化天线,从而得到性能较好的单极微带天线。论文的工作如下:1、对PSO算法进行剖析与改进。分析了算法原理、关键参数和研究难点,并提出一种调整惯性权重PSO算法,即根据上下轮迭代的适应度变化情况来调整惯性权重,选择6种常用测试函数寻最优解以验证其性能。另外,给出了改进PSO算法优化天线设计的方法。2、分析微带天线结构并归纳出单极微带天线的小尺寸、多频段与宽频化技术,利用现有的技术设计4款新型单极微带天线。第一款天线采用开口方形单极子天线,通过辐射单元加载枝节（1/2环形、1/4环形和条形）和接地板加载缝隙实现天线双频特性,又利用改进PSO算法对其优化来扩展带宽,使得单极微带天线两频段分别扩展了37.5%（3.5-4.6GH）和26%（5.1-8GHz）。该天线占用的体积较小,可适用于WiMAX和C波段通信系统。...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三频平面单极子微带天线
一个开缝的馈电带线和改进的接地板。由仿真的 2.1GHz、3.6GHz 和5.5GHz 的表面电流密度可看出，左侧臂和开缝馈线同时激发了天线在 2.05-2.26GHz 频段内的辐射场，而右侧主要是产生上频带 4.89-9.11GHz 的电磁场辐射，中频带 3.41-3.82GHz 由整个天线结构产生，该天线覆盖 Wi-Fi/WLAN/WiMAX系统频段。王远洋[14]提出了 RFID 读写器的双频微带天线设计，通过加载 E 型寄生片耦合和利用过孔结构实现 2.45GHz 和 5.8GHz 双频功能，且 2.45GHz 的谐振长度由 /2缩小至 /4，因此天线尺寸减小了，缩减比例为 33%，如图 1.2 所示。T. Bhandari and S. Baudha[15]设计了一种新型 UWB（Ultra-Wide Band）单极微带天线，结构紧凑的天线几何形状如图 1.3 所示。该天线由矩形辐射贴片、 加载两个对称半环形寄生贴片和挖有两个非对称凹槽的接地板组成，天线频率范围为2.82-12.39GHz，包含了 S 波段、C 波段及 X 波段。A. Chrysler 等[16]提出了一款Ka 波段（26GHz）2×2 子阵列天线，由微带贴片天线构成，贴片上下方有两个对角型截角，以实现圆极化特性，如图 1.4 所示。此外，用于子阵列的新型紧凑型微带馈电网络在 26 GHz 时的尺寸比传统子阵列尺寸减小了近 60％。该子阵列可构件更大 N×N 元件阵列，作用于卫星通信的反射器馈电。
结构紧凑的天线几何形状如图 1.3 所示。该天线由矩形辐射贴片、 加载两个对称半环形寄生贴片和挖有两个非对称凹槽的接地板组成，天线频率范围为2.82-12.39GHz，包含了 S 波段、C 波段及 X 波段。A. Chrysler 等[16]提出了一款Ka 波段（26GHz）2×2 子阵列天线，由微带贴片天线构成，贴片上下方有两个对角型截角，以实现圆极化特性，如图 1.4 所示。此外，用于子阵列的新型紧凑型微带馈电网络在 26 GHz 时的尺寸比传统子阵列尺寸减小了近 60％。该子阵列可构件更大 N×N 元件阵列，作用于卫星通信的反射器馈电。图 1.1 三频平面单极子微带天线 图 1.2 RFID 读写器的双频微带天线
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型双频全向Alford环微带天线[J]. 许唐红,詹珍贤,胡帅帅. 无线电工程. 2019(03)
[2]一种短路加载层叠式双频双极化微带天线[J]. 王崇惜,邓淑英. 通信技术. 2019(02)
[3]一种新型四陷波超宽带天线的设计[J]. 吴玲,夏应清,李蕾,姜遥歌. 华中师范大学学报(自然科学版). 2017(05)
[4]非线性递减惯性权重的简化粒子群算法[J]. 张志宇,白云霞. 咸阳师范学院学报. 2017(02)
博士论文
[1]感性加载的小型化天线和极宽带天线分析与设计[D]. 巩冰.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]基于分解的自适应多目标粒子群算法[D]. 朱玉菲.青岛大学 2018
[2]基于超材料的新型微带天线设计与研究[D]. 于凯.哈尔滨工程大学 2017
[3]宽带多模天线设计研究[D]. 曾慧灵.电子科技大学 2017
[4]RFID读写器微带天线的研究[D]. 王远洋.长春理工大学 2017
[5]多频树形微带天线的设计与研究[D]. 钟小清.云南师范大学 2016
本文编号：3392827
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三频平面单极子微带天线
一个开缝的馈电带线和改进的接地板。由仿真的 2.1GHz、3.6GHz 和5.5GHz 的表面电流密度可看出，左侧臂和开缝馈线同时激发了天线在 2.05-2.26GHz 频段内的辐射场，而右侧主要是产生上频带 4.89-9.11GHz 的电磁场辐射，中频带 3.41-3.82GHz 由整个天线结构产生，该天线覆盖 Wi-Fi/WLAN/WiMAX系统频段。王远洋[14]提出了 RFID 读写器的双频微带天线设计，通过加载 E 型寄生片耦合和利用过孔结构实现 2.45GHz 和 5.8GHz 双频功能，且 2.45GHz 的谐振长度由 /2缩小至 /4，因此天线尺寸减小了，缩减比例为 33%，如图 1.2 所示。T. Bhandari and S. Baudha[15]设计了一种新型 UWB（Ultra-Wide Band）单极微带天线，结构紧凑的天线几何形状如图 1.3 所示。该天线由矩形辐射贴片、 加载两个对称半环形寄生贴片和挖有两个非对称凹槽的接地板组成，天线频率范围为2.82-12.39GHz，包含了 S 波段、C 波段及 X 波段。A. Chrysler 等[16]提出了一款Ka 波段（26GHz）2×2 子阵列天线，由微带贴片天线构成，贴片上下方有两个对角型截角，以实现圆极化特性，如图 1.4 所示。此外，用于子阵列的新型紧凑型微带馈电网络在 26 GHz 时的尺寸比传统子阵列尺寸减小了近 60％。该子阵列可构件更大 N×N 元件阵列，作用于卫星通信的反射器馈电。
结构紧凑的天线几何形状如图 1.3 所示。该天线由矩形辐射贴片、 加载两个对称半环形寄生贴片和挖有两个非对称凹槽的接地板组成，天线频率范围为2.82-12.39GHz，包含了 S 波段、C 波段及 X 波段。A. Chrysler 等[16]提出了一款Ka 波段（26GHz）2×2 子阵列天线，由微带贴片天线构成，贴片上下方有两个对角型截角，以实现圆极化特性，如图 1.4 所示。此外，用于子阵列的新型紧凑型微带馈电网络在 26 GHz 时的尺寸比传统子阵列尺寸减小了近 60％。该子阵列可构件更大 N×N 元件阵列，作用于卫星通信的反射器馈电。图 1.1 三频平面单极子微带天线 图 1.2 RFID 读写器的双频微带天线
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型双频全向Alford环微带天线[J]. 许唐红,詹珍贤,胡帅帅. 无线电工程. 2019(03)
[2]一种短路加载层叠式双频双极化微带天线[J]. 王崇惜,邓淑英. 通信技术. 2019(02)
[3]一种新型四陷波超宽带天线的设计[J]. 吴玲,夏应清,李蕾,姜遥歌. 华中师范大学学报(自然科学版). 2017(05)
[4]非线性递减惯性权重的简化粒子群算法[J]. 张志宇,白云霞. 咸阳师范学院学报. 2017(02)
博士论文
[1]感性加载的小型化天线和极宽带天线分析与设计[D]. 巩冰.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]基于分解的自适应多目标粒子群算法[D]. 朱玉菲.青岛大学 2018
[2]基于超材料的新型微带天线设计与研究[D]. 于凯.哈尔滨工程大学 2017
[3]宽带多模天线设计研究[D]. 曾慧灵.电子科技大学 2017
[4]RFID读写器微带天线的研究[D]. 王远洋.长春理工大学 2017
[5]多频树形微带天线的设计与研究[D]. 钟小清.云南师范大学 2016
本文编号：3392827
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