本文關鍵詞：基于粒子群優(yōu)化算法的超寬帶天線設計

  更多相關文章： 超寬帶天線 群智能優(yōu)化 粒子群優(yōu)化算法 高頻電磁仿真

【摘要】：超寬帶通信技術(Ultra-wideband Communications Technology,UCT)的發(fā)展已經有100多年的歷史,早在1901年馬可尼便使用電火花放電生成了超寬帶信號。但是遺憾的是,在之后的很長一段時間里,由于器件和算法的缺失,超寬帶通信技術的發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài),而且直到20世紀60年代,超寬帶通信技術均屬于高度機密的軍事技術。然而2002年,美國聯邦通信委員會(Federal Communications Commission,FCC)允許超寬帶技術民間使用,而且超寬帶天線的頻譜復用能力強、傳輸速率高、系統(tǒng)復雜度低、抗多徑傳輸能力強,掀起了商業(yè)界和學術界對超寬帶通信技術研究的熱潮。群智能優(yōu)化算法(Swarm Intelligence Optimization Algorithm,SIOA)是計算智能的一個重要分支,該算法受自然界生物系統(tǒng)的自組織行為的啟發(fā),通過群體的信息交互來完成尋優(yōu),廣泛應用在機器學習、車間調度和經濟預測等領域。近些年,隨著人工智能的興起,涌現出大量的新型群智能算法,比如:遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)、粒子群優(yōu)化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)、蟻群算法(Ant Colony Algorithm,ACA)、免疫算法(Immune Algorithm,IA)、細菌覓食算法(Bacterial Foraging Algorithm,BFA)等。其中,粒子群優(yōu)化算法由于概念簡單、參數設置少、搜素高效等優(yōu)點,受到廣大學者的垂青,先后涌現出一些進化的算法,例如:小生境粒子群優(yōu)化算法、離散粒子群優(yōu)化算法、混合粒子群優(yōu)化算法等。而且在工程設計優(yōu)化領域、電力系統(tǒng)領域、機器人控制領域和交通運輸領域等均得到了廣泛地應用。HFSS(High Frequency Simulator Structure)是由美國Ansoft公司研制的高頻電磁仿真軟件,該軟件采用有限元的方法,功能強大,結果準確,是業(yè)界公認的空間電磁場設計與分析的行業(yè)標準。HFSS軟件具有強大的電性能分析能力和后處理能力,能夠為天線和天線陣列提供全方位的仿真分析和優(yōu)化設計,對天線的各種性能,比如:增益、內部電磁場分布、電壓駐波比等,均能準確仿真。本文采用粒子群優(yōu)化算法對超寬帶天線進行優(yōu)化,并與HFSS軟件的優(yōu)化結果進行對比分析,超寬帶天線選擇同軸饋電矩形微帶天線和同軸饋電雙頻微帶天線。研究采用對比分析的方法,先用HFSS軟件進行優(yōu)化,再用粒子群優(yōu)化算法對該指標進行優(yōu)化。結果表明:粒子群優(yōu)化算法具有相對優(yōu)勢。
【關鍵詞】：超寬帶天線 群智能優(yōu)化 粒子群優(yōu)化算法 高頻電磁仿真
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN822.8;TP18
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13-17
• 1.1.1 超寬帶天線研究的意義13-14
• 1.1.2 粒子群優(yōu)化算法研究的意義14-17
• 1.2 國內外研究現狀17-19
• 1.2.1 超寬帶天線的研究現狀17-18
• 1.2.2 粒子群優(yōu)化算法的研究現狀18-19
• 1.3 論文結構19-21
• 2 天線的基本理論21-36
• 2.1 天線簡介21-25
• 2.1.1 天線的基本概念與原理21-22
• 2.1.2 天線的分類22
• 2.1.3 天線的主要參數22-25
• 2.2 幾種典型天線的工作原理25-31
• 2.2.1 微帶天線25-29
• 2.2.2 喇叭天線29
• 2.2.3 八木天線29-30
• 2.2.4 同軸饋電矩形微帶天線模型簡述30-31
• 2.3 超寬帶天線的技術指標31-36
• 2.3.1 超寬帶天線的定義31
• 2.3.2 超寬帶天線的技術特點31-32
• 2.3.3 行波天線的時域特性32-33
• 2.3.4 超寬帶天線的輻射特性33-34
• 2.3.5 超寬帶天線的傳輸特性34-36
• 3 粒子群優(yōu)化算法與HFSS36-47
• 3.1 粒子群優(yōu)化算法36-39
• 3.1.1 PSO算法的原理36
• 3.1.2 PSO算法的數學描述36-37
• 3.1.3 PSO算法的流程37-38
• 3.1.4 PSO算法的參數分析38-39
• 3.2 HFSS軟件概述39-45
• 3.2.1 HFSS天線設計流程概述39-41
• 3.2.2 HFSS優(yōu)化設計流程41-42
• 3.2.3 HFSS優(yōu)化算法42-45
• 3.3 PSO與HFSS結合優(yōu)化天線的方案45-47
• 3.3.1 PSO算法的優(yōu)化策略45
• 3.3.2 HFSS腳本編程控制與修改45-47
• 4 基于粒子群算法的超寬帶天線設計47-64
• 4.1 同軸饋電矩形微帶天線47-59
• 4.1.1 同軸饋電矩形微帶天線設計47-50
• 4.1.2 天線性能分析50-55
• 4.1.3 天線參數分析55-59
• 4.2 同軸饋電雙頻微帶天線59-64
• 4.2.1 同軸饋電雙頻微帶天線設計59-60
• 4.2.2 天線性能分析60-64
• 5 總結與展望64-67
• 5.1 總結64-65
• 5.2 展望65-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-71
• 個人簡歷、攻讀碩士學位期間完成的主要工作71

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本文編號：1036300