基于MOEA-D的優(yōu)化技術及其在天線優(yōu)化設計中的應用.pdf

1、天線優(yōu)化是電磁領域的一個重要研究方向。實際工程中的天線優(yōu)化設計通常為多目標優(yōu)化問題(multiobjective optimization problem，MOP)。隨著智能計算的發(fā)展，多目標進化算法(multiobjective evolutionary algorithm，MOEA)由于其本質并行性和很強的全局搜索能力在很多領域得到成功運用。但是，將MOEA用于多目標天線結構設計的研究甚少，尤其是天線拓撲結構優(yōu)化設計?；诜纸獾亩嗄?/p>

2、標進化算法(MOEA based on decomposition，MOEA/D)是目前計算智能領域最受歡迎的多目標進化算法。本文將研究基于MOEA/D的天線優(yōu)化技術，并給出部分優(yōu)化技術的天線優(yōu)化實例，進而展現了MOEA/D在天線結構優(yōu)化設計領域的強大的科研價值和實際運用潛力。
　　該論文研究內容分為以下五點:
　　1.本文在研究MOEA/D算法理論基礎上，將MOEA/D與電磁仿真軟件和數值電磁代碼結合，形成基于MOEA/D

3、的天線多目標優(yōu)化框架;
　　2.提出MOEA/D-GO(MOEA/D combined with enhanced genetic operators),通過數值算例驗證了MOEA/D-GO的高效性，并將MOEA/D-GO用于fragment型共面波導饋電帶陷微帶天線設計，具有較好阻抗匹配、強且均勻的磁場分布和指定的遠場主波束方向的fragment型UHF RFID近場/遠場閱讀器線天線設計，以及具有不等粒度fragment型結構

4、接地板的高隔離MIMO(multiple-input multiple-output)PIFAs(planar inverted-F antennas)設計，仿真和實物測試結果驗證優(yōu)化設計方法在設計fragment型結構天線時的有效性;
　　3.針對MOEA/D-GO在優(yōu)化fragment型結構時計算量較大的問題，提出MOEA/D-GO-Ⅱ(MOEA/D-GO combined with2-D median filtering)，

5、并將它用于設計具有等粒度fragment型結構接地板的高隔離MIMO PIFAs，優(yōu)化設計結果比較和優(yōu)化效率比較驗證了MOEA/D-GO-Ⅱ在設計低損耗要求的fragment型微帶結構時的高效性;
　　4.針對實際工程問題中，需要使用小的臨近尺寸來提高MOEA/D-DE(MOEA/D combined with differential evolution)的收斂速度，進而導致種群多樣性下降的問題，提出modified MOEA/

6、D-DE，數值算例驗證modified MOEA/D-DE的高效性，并將它用于設計具有折疊臂的多波段領結形微帶天線，優(yōu)化設計結果比較進一步驗證modified MOEA/D-DE的高效性，同時，仿真和實物測試結果驗證提出的設計方法在優(yōu)化設計多波段天線的有效性;
　　5.提出SL(statistic location information)，進而形成MOEA/D-SL，給出混合優(yōu)化問題求解的新思路;針對具有環(huán)結構的天線設計問題，提

7、出IOO(inverse onionoperator)，進而形成MOEA/D-IOO;初步實現MOEA/D-SL和MOEA/D-IOO的數值驗證;通過修改SL，進一步提高MOEA/D-SL種群多樣性。
　　MOEA/D-GO、MOEA/D-GO-Ⅱ和MOEA/D-IOO關注天線拓撲結構優(yōu)化，modified MOEA/D-DE關注天線尺寸優(yōu)化，MOEA/D-SL是這些算法的拓展。值得注意的是，MOEA/D-IOO和MOEA/D-S