本文關(guān)鍵詞：基于粒子群優(yōu)化算法的超寬帶天線設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)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(shù)(Ultra-wideband Communications Technology,UCT)的發(fā)展已經(jīng)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(hào)。但是遺憾的是,在之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里,由于器件和算法的缺失,超寬帶通信技術(shù)的發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài),而且直到20世紀(jì)60年代,超寬帶通信技術(shù)均屬于高度機(jī)密的軍事技術(shù)。然而2002年,美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal Communications Commission,FCC)允許超寬帶技術(shù)民間使用,而且超寬帶天線的頻譜復(fù)用能力強(qiáng)、傳輸速率高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、抗多徑傳輸能力強(qiáng),掀起了商業(yè)界和學(xué)術(shù)界對(duì)超寬帶通信技術(shù)研究的熱潮。群智能優(yōu)化算法(Swarm Intelligence Optimization Algorithm,SIOA)是計(jì)算智能的一個(gè)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(guò)群體的信息交互來(lái)完成尋優(yōu),廣泛應(yīng)用在機(jī)器學(xué)習(xí)、車間調(diào)度和經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域。近些年,隨著人工智能的興起,涌現(xiàn)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(xì)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(jiǎn)單、參數(shù)設(shè)置少、搜素高效等優(yōu)點(diǎn),受到廣大學(xué)者的垂青,先后涌現(xiàn)出一些進(jìn)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(shè)計(jì)優(yōu)化領(lǐng)域、電力系統(tǒng)領(lǐng)域、機(jī)器人控制領(lǐng)域和交通運(yùn)輸領(lǐng)域等均得到了廣泛地應(yīng)用。HFSS(High Frequency Simulator Structure)是由美國(guó)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(qiáng)大,結(jié)果準(zhǔn)確,是業(yè)界公認(rèn)的空間電磁場(chǎng)設(shè)計(jì)與分析的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HFSS軟件具有強(qiáng)大的電性能分析能力和后處理能力,能夠?yàn)樘炀�和天線陣列提供全方位的仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)天線的各種性能,比如:增益、內(nèi)部電磁場(chǎng)分布、電壓駐波比等,均能準(zhǔn)確仿真。本文采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)超寬帶天線進(jìn)行優(yōu)化,并與HFSS軟件的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(duì)比分析的方法,先用HFSS軟件進(jìn)行優(yōu)化,再用粒子群優(yōu)化算法對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明:粒子群優(yōu)化算法具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)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(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.1 超寬帶天線的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 粒子群優(yōu)化算法的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)19-21
• 2 天線的基本理論21-36
• 2.1 天線簡(jiǎn)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(shù)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(jiǎn)述30-31
• 2.3 超寬帶天線的技術(shù)指標(biāo)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(shù)特點(diǎn)31-32
• 2.3.3 行波天線的時(shí)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(shù)學(xué)描述36-37
• 3.1.3 PSO算法的流程37-38
• 3.1.4 PSO算法的參數(shù)分析38-39
• 3.2 HFSS軟件概述39-45
• 3.2.1 HFSS天線設(shè)計(jì)流程概述39-41
• 3.2.2 HFSS優(yōu)化設(shè)計(jì)流程41-42
• 3.2.3 HFSS優(yōu)化算法42-45
• 3.3 PSO與HFSS結(jié)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)47-50
• 4.1.2 天線性能分析50-55
• 4.1.3 天線參數(shù)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(shè)計(jì)59-60
• 4.2.2 天線性能分析60-64
• 5 總結(jié)與展望64-67
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-71
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、攻讀碩士學(xué)位期間完成的主要工作71

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