基于差分進化算法的天線優(yōu)化設計技術.pdf

1、天線優(yōu)化設計技術是天線領域的一個研究熱點。隨著高性能PC機以及工作站的普及,使復雜天線的快速精確分析和設計成為可能,同時為天線設計師利用進化算法設計天線提供了新思路。差分進化算法與大多數(shù)進化算法相比,具有全局搜索能力強、算法簡單、易于編程等優(yōu)點,非常適合求解復雜天線優(yōu)化設計問題。因此,研究基于差分進化算法的天線優(yōu)化設計技術具有重要的理論意義和潛在的應用價值。本論文結合科研項目,研究基于差分進化算法的天線優(yōu)化設計技術,采用差分進化算法分別

2、優(yōu)化設計了貼片天線、八木天線、寬帶陣列和稀疏陣列等天線。論文的主要研究成果可概括為以下幾個方面:
　　 1.寬頻帶貼片天線優(yōu)化設計。針對選定的天線拓撲結構,把差分進化算法和矩量法(DE/MoM)相結合,對寬頻帶貼片天線的輸入阻抗進行了優(yōu)化設計,仿真和測試結果表明,所設計天線具有良好的寬頻帶性能。為了減小DE/MoM算法的計算量,提出了一種基于差分進化算法和空間映射技術的混合優(yōu)化方法(DE/SM),該算法的計算量約為DE/MoM算

3、法的三分之一。
　　 2.混合差分進化(DESQI)算法。為了加速標準DE算法的收斂速度,將簡化二次插值法(SQI)融入差分進化算法,提出了一種混合差分進化(DESQI)算法。對7個標準測試函數(shù)的仿真結果表明了該算法的有效性。為了進一步展現(xiàn)DESQI算法的優(yōu)越性和實用性,采用DESQI算法分別對八木天線和寬頻帶貼片天線進行了優(yōu)化設計。數(shù)值實驗結果表明,與標準DE算法和其它進化算法相比,DESQI算法收斂速度快,解的質量高。

4、>　　 3.寬頻帶不等間距天線陣的優(yōu)化設計。在工程實際應用中,陣列的設計通常受到諸多實際條件和需求的約束,如在給定工作帶寬、孔徑尺寸和陣元數(shù)條件下的陣元間距約束等。因此,綜合具有盡可能低峰值副瓣的寬頻帶不等間距天線陣可以歸結為一個約束優(yōu)化問題。針對這一問題,采用約束差分進化算法來求解。數(shù)值實驗結果表明不等間距陣列的輻射方向圖在寬頻帶內具有較低的副瓣特性,同時也表明約束DE算法是一種有效的天線陣綜合技術。
　　 4.平面稀疏天線

5、陣的優(yōu)化布局研究。提出了一種布爾差分進化(BDE)算法,采用該算法對平面稀疏陣進行了低副瓣優(yōu)化設計。在優(yōu)化過程中,利用快速傅立葉變換(FFT)算法來計算陣因子,從而大大減少了整個優(yōu)化過程所需的時間。運用BDE算法設計了若干個平面稀疏陣,驗證了所提出算法的有效性。
　　 5.基于自適應混合差分進化算法的天線優(yōu)化設計技術。為了減少混合差分進化算法的計算代價,克服控制參數(shù)選擇的困難,設計了一種自適應混合差分進化算法,用于求解天線領域的