【摘要】：最近十幾年來,通信領域飛速發(fā)展,智能天線技術也越來越被人們重視,而陣列天線又是智能天線技術中的一個關鍵點。陣列天線是由某一種天線在空間中按一定順序組陣形成,能夠?qū)崿F(xiàn)許多單天線無法實現(xiàn)的功能。陣列天線能夠通過調(diào)節(jié)相關參數(shù),實現(xiàn)指定的天線方向圖,也稱為陣列天線綜合。典型的陣列天線綜合法通過改善天線陣的單元總數(shù)、單元間距以及各單元的電流幅度和相位來獲得指定的輻射增益圖,但是該方法在復雜、自由度低的陣列天線優(yōu)化問題上具有一定的局限性,而智能優(yōu)化算法則不存在這個問題,它以其穩(wěn)定性、隨機性及全區(qū)域?qū)?yōu)能力,被廣泛應用于陣列天線優(yōu)化領域。因此本文基于智能優(yōu)化算法和有限元法對陣列天線綜合問題進行研究,主要研究成果如下:1.混合優(yōu)化算法的研究。由于傳統(tǒng)的陣列天線綜合法具有一定的局限,并且隨著陣元個數(shù)的增加,傳統(tǒng)陣列天線綜合法的難度就隨之增高,因此利用便捷、快速的智能優(yōu)化算法進行陣列天線研究已經(jīng)越來越被人們所重視。本文通過對于GA算法,PSO算法等優(yōu)化算法的學習,利用自然界中生物雜交的思想,將GA算法以及PSO算法相融合,充分利用這兩種算法各自的優(yōu)點,研發(fā)出一種適合于陣列天線優(yōu)化問題的新型混合算法,該方法結合了兩種尋優(yōu)方法各自的優(yōu)點,不僅令粒子的多樣性得到提升,而且全局和局部搜索得到了平衡。與此同時,本文也研究與探討了參數(shù)選擇對混合算法的性能影響,以及不同算法間的比較。2.基于傳統(tǒng)的方向圖乘積原理,對對稱振子陣和微帶天線陣進行波束賦形的研究。本文通過陣列天線基本原理與優(yōu)化算法的結合,對基本半波振子天線陣和微帶天線陣進行研究,比較幾種優(yōu)化算法的優(yōu)劣并實現(xiàn)余割平方波束賦形以及矩形波形賦形,其中矩形波束賦形實現(xiàn)在某一段輻射角度內(nèi),陣列天線增益變化較小,并且天線副瓣均低于-15dB,余割平方波束賦形則實現(xiàn)30°的余割平方賦形。最后比較兩種陣列天線的區(qū)別,通過結果比較發(fā)現(xiàn)微帶天線陣實用性更強,效果更好。3.設計優(yōu)化結果精準的天線陣輻射方向圖優(yōu)化方法。傳統(tǒng)的天線陣輻射方向圖乘積法是不研究天線間互耦的,因此本文對該方法進行改進,對HFSS軟件進行二次開發(fā),設計出一種適用于陣列天線優(yōu)化的程序模塊,其中優(yōu)化算法模塊涵蓋優(yōu)化算法的所有程序;適應度函數(shù)模塊包括適應度求解程序,可以利用HFSS計算的天線方向圖獲得每個備選解的適應度函數(shù)值;適應度求解模塊形成VBS腳本文檔,運行HFSS實施腳本文檔計算相對應的天線陣仿真,并將最后的仿真方向圖返回給適應度函數(shù)模塊,最后利用該程序模塊實現(xiàn)微帶天線陣的三種波束賦形。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN820

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本文編號：2698922