天线与微波器件的空间映射优化方法研究

发布时间：2017-12-30 00:01

  本文关键词：天线与微波器件的空间映射优化方法研究　出处：《南京理工大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 空间映射算法 基片集成波导滤波器 天线阵列 流形映射算法 矩量法 自适应交叉近似算法 集总加载天线

【摘要】：对于复杂的天线或微波器件,当采用基于全波电磁仿真的数值方法或软件进行计算时,通常计算耗时较长;在对其进行优化设计时,由于需要反复调用全波电磁仿真对其性能进行评价,必将导致计算代价过高的问题。因此,如何以较少的高精度全波电磁仿真次数快速获得优化设计解,成为复杂电磁器件优化问题亟待解决的关键技术难题。其中,采用各种替代模型来构建设计变量与目标函数之间的映射关系,避免大量的高精度适应度函数评价,已成为当前解决此类优化问题的有效途径。本文采用空间映射和流形映射方法,解决了上述问题,并对天线阵列、基片集成波导滤波器以及集总加载天线进行了高效的优化。空间映射方法与传统的电磁优化不同,它将需要优化的结构分为两个模型,仿真精度低而耗时少的模型作为粗模型,仿真精度高却耗时的模型作为细模型。通过建立两模型的映射关系,将优化工作放到耗时少的粗模型空间中进行,在细模型空间里验证优化的结果,保证在不失精度的前提下,提高优化效率。流形映射算法是对空间映射算法的一种改进,构造既包含粗模型信息又包含细模型信息的替代模型,直接优化替代模型。与空间映射算法相比较,提高了收敛性,迭代过程中不需要参数提取,简化了优化过程。论文的主要贡献如下:首先,将空间映射算法应用到天线阵列的优化设计中。解决了传统天线阵列优化费时费力的问题,使得天线阵列散射和辐射问题得到高效的优化。以天线阵列雷达散射截面的减缩和北斗导航系统星载低剖面天线阵列的赋形为例,说明了空间映射方法在天线阵列优化中的高效性。再次,将空间映射算法应用到基片集成波导滤波器的优化设计中。基片集成波导由于其结构本身的特点,有两排周期性的金属化通孔,在全波分析时未知量大大增加,计算时间和内存的消耗也随之增加。为了实现高效的优化,采用空间映射算法将等效电路和全波分析方法结合起来,从改善滤波器的阻带特性出发,分别对基片集成波导带通和高通滤波器进行了优化设计。最后,提出了自适应交叉近似算法加速的矩量法结合流形映射优化集总加载天线的方法。针对集总加载天线问题的分析和优化,采用自适应交叉近似算法加速的矩量法来灵活控制待优化天线的精度。通过控制自适应交叉近似算法的精度来构建待优化天线的粗模型和细模型。此外,流形映射算法克服了空间映射方法不收敛以及映射关系的建立需要额外的参数提取过程的问题,提高了优化的效率。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820.15;TN713

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨自强;郭峥;陈涛;杨涛;刘宇;;一种超宽带宽边耦合微带定向耦合器[J];压电与声光;2013年05期

2 杨永建;王晟达;赵星辰;马健;邓有为;;基于二分粒子群优化的阵列天线方向图综合[J];现代防御技术;2013年01期

3 朱永忠;岳亮;;置信区间渐进空间映射算法优化设计共形微带天线[J];苏州大学学报(自然科学版);2011年03期

4 王文涛;刘英;龚书喜;张玉洁;王兴;;采用间距优化的阵列天线RCS减缩方法研究[J];西安电子科技大学学报;2010年06期

5 田超;谢拥军;王元源;蒋永辉;;MLFMA结合最佳一致逼近快速求解目标宽带RCS[J];电子与信息学报;2009年11期

6 李沙;谢拥军;岳亮;李亚峰;;空间映射算法优化八木天线[J];现代电子技术;2009年17期

7 秦晋平;王华旭;;对数周期偶极子天线的感性加载方法研究[J];通信技术;2009年06期

8 石磊;董旭;焦毅;;微带天线RCS计算[J];现代电子技术;2008年01期

9 刘冰;洪伟;郝张成;陈继新;;基片集成波导梳状交替相位功分器[J];电子学报;2007年06期

10 张胜;王子华;肖建康;李英;;一种新型基片集成波导双模带通滤波器[J];压电与声光;2006年06期

相关会议论文 前1条

1 郭峥;杨善国;李杨;周yN;;导航卫星直发天线阵研究——美国GPS与欧洲伽利略设计启示[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年

相关博士学位论文 前4条

1 付世强;圆极化微带天线及其在海事卫星通信中的应用[D];大连海事大学;2010年

2 卞磊;宽带圆极化微带天线分析与设计[D];南京理工大学;2008年

3 樊振宏;电磁散射分析中的快速方法[D];南京理工大学;2007年

4 张玉林;基片集成波导传播特性及滤波器的理论与实验研究[D];东南大学;2005年

相关硕士学位论文 前3条

1 刘涛;利用积分方程法精确模拟载体上天线的辐射问题[D];电子科技大学;2013年

2 杨亚兵;卫星导航系统终端天线及弹载微带共形阵研究[D];西安电子科技大学;2011年

3 范高大;曲面渐近相位基函数AP-CRWG结合ACA算法研究[D];南京理工大学;2010年

，

本文编号：1352424