混合遗传算法优化设计宽带加载螺旋天线

研究了遗传算法和模拟退火法相结合的方法来快速优化设计宽带加载螺旋天线.采用该算法对加载螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计.采用一种简单有效的方法来快速求解加载元件值和加载位置改变后的阻抗矩阵方程,提高了优化设计的效率.利用该方法成功地设计了两副宽带小型化加载螺旋天线.     

最小失配的宽带天线匹配网络设计

本文从控制网络输入端口反射系数出发,提出了一种最小失配的宽带天线匹配网络的设计方法。利用精英保留非劣排序遗传算法分别设计了最小失配的天线无耗匹配网络和有耗匹配网络,实现网络输入端口反射系数和传输功率增益的多目标优化,并对匹配网络的传输函数对负载变化的灵敏度进行了分析。仿真实验表明,所设计的最小失配的匹配网络具有随负载变化灵敏度小的优点,证明了该方法的有效性。     

一种基于遗传算法的干扰链路选择方法

摘要：针对多小区的多输入多输出网络中的部分干扰对齐问题,提出了一种基于遗传算法的动态干扰链路选择机制。首先,利用无线信道路径损耗的非均匀特性,将预编码问题建模为一个混合整数双层规划问题;其次,基于遗传算法对该问题进行求解并获得最优的系统性能。仿真实验表明,在19个小区的多小区网络中,提出的算法能够以较少的天线达到比匹配滤波算法更优的性能,具有更优的应用价值。     

螺旋天线的快速分析及宽带化设计

研究了一种快速计算螺旋天线电特性的新方法,并结合遗传算法对天线进行了宽带、小型化设计。采用直线段对法向模螺旋天线进行划分,应用合成基函数及合成检验函数的矩量法对阻抗矩阵进行了降阶处理,节省了求解矩阵方程所需的时间和存储量。结合遗传算法对加载法向模螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计,并采用Sherman-Morrison-Woodbury公式快速求解加载后的矩阵方程,提高了优化设计的效率。最后,成功设计了一副工作在100～1000MHz的宽带小型化螺旋天线。     

用于认知无线电的自适应可重构天线研究

针对未来无线电系统如软件无线电、认知无线电给天线设计特别是可重构天线设计提出的新挑战,提出了一种基于全波/网络混合的可重构天线仿真分析方法.该方法将可重构天线看作多载天线,采用全波仿真分析无加载的天线阵列,将网络分析法与遗传算法相结合分析任意加载可重构天线的网络特性和辐射方向图,并利用该方法对一种矩形环形可重构天线的频率和方向图可重构能力进行了仿真分析.仿真结果表明,矩形环形可重构天线具有频率可重构和方向图可重构的功能,该特性可以使其应用于未来的认知无线电、智能天线等系统中.     

一种短波鞭状宽带天线的设计

设计了一种短波鞭状宽带天线,天线体高度为10 m,直径为10 cm,利用FEKO电磁仿真软件建立了仿真模型。通过对天线体进行两点集总元件加载来改善天线低频段阻抗特性,利用遗传算法优化了加载点和加载位置,并在天线馈电端运用改进实频法进行匹配网络设计,使得天线在3³0 MHz频段内阻抗平稳。计算了天线的驻波比、增益和效率,并实际制作了一副天线进行了测试,实测天线驻波比和仿真计算结果相吻合,最大驻波比不超过2.8,可以和宽带发射机良好匹配,实现了天线的宽带化。     

基于EDA双鞭天线及匹配网络的设计

为了加速天线的设计及应用过程,用EDA软件工具对预设计的天线先进行仿真是一种有效的方法.这里讨论宽带双鞭天线及匹配网络的优化设计,根据直接优化法的思想,利用CST和ADS软件对天线及匹配网络参数优化.分析匹配网络电特性.设计及试验结果表明,天线系统在工作频带内具有良好的辐射效率和阻抗宽带性能,证明了这里所采用的方法是切实可行的.     

VHF/UHF天线宽带匹配网络的优化设计与实验研究

本文系统地研究了VHF/UHF天线宽带匹配网络的设计与制作.提出遗传算法与模拟退火法相结合的优化设计方法,解决VHF/UHF天线宽带匹配网络制作过程中元件值随频率较大变化引发的难题.最后,利用该方法研制了30~450MHz全向宽带小型化天线的宽带匹配网络.实验表明,带内VSWR＜3.0,且计算结果与测试结果十分吻合.     

基于遗传算法的宽带匹配网络的优化设计

本文采用遗传算法优化设计宽带匹配网络,通过适当的编码可同时对网络的拓扑结构和元件参数进行优化,并给出设计实例,通过与实频法相比较,表明遗传算法设计的匹配网络具有更优的匹配性能,说明遗传算法是一种设计匹配网络的有效方法。     

舰用短波宽带鞭状天线研究

设计了一副双加载舰用短波宽带7m鞭状天线,建立了矩量法仿真模型,利用遗传算法优化了加载位置、加载网络参数和匹配网络参数,计算了天线的电压驻波比、增益和方向图.实际制作了一副天线并进行了测试,实测的电压驻波比和增益数据与仿真计算结果相吻合,在3.5～30MHz频率范围内天线驻波比小于3:1,在8～30MHz频率范围内平均增益大于2dBi.     

一种短波宽带鞭天线的设计方法

设计了一种短波宽带鞭天线.为缩小天线尺寸和提高工作带宽, 采用集总元件和传输线, 运用加载技术和宽带匹配网络技术相结合提高了天线的宽频带特性, 基于矩量法分析仿真天线性能, 混合遗传算法和差分进化算法进行天线加载和匹配网络的一体化优化.根据综合出的天线参数实际制作了一副短波宽带鞭天线, 通过对比实测与仿真电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)曲线, 二者吻合较好, 验证了设计方法的正确性.     

Design of electrically loaded wire antennas using geneticalgorithms

A novel antenna design procedure based on genetic algorithm (GA) driven optimization is proposed and applied to the synthesis of wire antennas loaded with lumped components. Loading circuit parameters, locations of the loads along the antenna, as well as matching network parameters, are optimized simultaneously. A computational scheme based on the Sherman-Morrison-Woodbury formula for the fast evaluation of the antenna performance for many distinct loading configurations is developed. The GA iteratively guides a population of randomly selected design candidates toward the optimal solution. The success of the proposed procedure is demonstrated through its application to the design of efficient ultra-broadband antennas and their corresponding matching networks     

用于金属表面的UHF RFID标签天线优化设计

UHF RFID 标签天线置于金属表面会引起阻抗变化以及阻抗失配,因此为了减小金属表面的影响,提出一种用于金属表面的UHF RFID 标签天线阻抗匹配优化设计方法。首先在折叠偶极子天线臂上附加短路段来调整标签天线的输入阻抗,通过粗略调节短路段的位置使天线和RFID 标签芯片在金属表面达到阻抗的基本匹配,然后利用遗传算法优化得到天线最优的长度、宽度和短路段位置,使天线和RFID 标签芯片在金属表面达到准确的阻抗匹配。所设计天线阻抗及方向图的仿真和测试结果表明该优化设计方法能够使RFID 标签天线在金属表面正常工作。     

K波段高增益超材料微带天线的拓扑优化设计

超材料微带天线的设计通常依赖经验,其中超材料基元的设计多以尺寸优化和形状优化为主。研究了常规超材料对微带天线增益性能的影响,发现其对增益性能的提升效果有限。提出了一种基于遗传算法的高增益超材料微带天线拓扑优化设计方法,对超材料基元采用整体设计的方法,以天线增益最大化为设计目标,以覆铜贴片方格子的有无为设计变量,建立了K波段(24 GHz)超材料微带天线的拓扑优化模型。进而基于遗传算法的求解策略,获得了一种新颖的超材料微带天线构型。仿真结果表明优化后的超材料微带天线侧向辐射得以抑制,其最大增益提升到10.5 dB,与普通微带天线相比性能提升了35%。同时通过改变覆铜贴片格子的布置规模对优化设计结果的收敛性进行分析,分析结果显示创新构型超材料微带天线设计结果是收敛的,且10*10方格子规模下的创新构型制备性价比最高。最后研究了超材料基元单独设计与整体设计的天线工作频率匹配对比,对比结果证实了超材料基元采用整体设计对于超材料微带天线拓扑优化是非常必要的。     

New designs of ultra wide-band communication antennas using agenetic algorithm

The paper investigates new designs of loaded wire antennas with broad-band characteristics. A two-step design procedure is proposed for the design. First, different unloaded antennas configurations are examined with a view to identifying candidates that exhibit the lowest voltage standing wave ratio (VSWR) and highest gain characteristics. Multi-armed antennas with straight wire segments that branch off symmetrically from a central stem are found to be excellent potential candidates. Next, the antenna with the best performance is loaded with resonant tank circuits and a matching network is designed. The loads can enhance the antenna characteristics to yield high gain and low VSWR by modifying the current distribution and can force it to radiate nearer to the horizon in the elevation plane with an almost omnidirectional pattern in the azimuth plane. An efficient optimization procedure based on the genetic algorithm is employed to simultaneously determine the load components, their locations, and the parameters of the matching network. Several examples of four- and eight-arm antennas with bandwidth of 7.5:1 and 15:1 illustrate the effectiveness of the design procedure     

Multiobjective genetic algorithm approach for a dual-feed circularpolarised patch antenna design

A design procedure for a dual feed network is presented to produce a circular polarised matched antenna involving eight design parameters with associated constraints. Determination of such design parameters has been made possible by utilising a multiobjective genetic algorithm (MGA) approach. The conditions for circular polarisation and impedance matching were the objective functions employed in the MGA. The associated constraints were the lengths and characteristic impedance values of the feed network. The return loss and axial ratio for a 5.8 GHz antenna were investigated and good agreement was obtained between simulated and practical measurements     

增加副瓣抑制机制的阵列天线波束赋形遗传算法研究

基于遗传算法的激励优化算法是求解阵列天线波束赋形问题时常用的激励求解算法。传统遗传算法在优化阵列天线激励时,对阵元天线方向图矢量叠加获得阵列天线合成方向图后,与目标方向图做相似度判断,经过多次运算获得满足设计要求的激励值。然而算法中通常不关注赋形结果的副瓣抑制,导致阵列天线波束赋形结果副瓣抑制效果不理想。该文提出一种基于一组低副瓣波束线性叠加的波束合成机制,将合成方向图与目标方向图做相似对比,结合遗传算法的优化求解方法,最终获得与目标方向图匹配的合成方向图,且合成方向图具有高副瓣抑制的特性。以一款16阵元 波段微带偶极子线性阵列天线为例,该文提出的具有副瓣抑制机制的遗传算法求得的赋形波束获得了-27.5 的副瓣抑制效果,远远好于传统遗传算法求得的赋形波束-19 的副瓣抑制。     

一种小型化超短波单极子天线设计

超短波天线在舰船飞机上应用很广,天线的小型化有利于提升其隐蔽性、稳固性,因此对天线的小型化设计显得异常重要。采用加载集总元件和宽带匹配网络的方式,设计了一款新型超短波天线。将宽带匹配网络做成一个微带电路结构与天线辐射单元直接相连的一体化设计,进一步减小了天线的长度;采用 Matlab 和 HFSS 软件联合仿真,并运用遗传算法优化计算全部集总元件的具体数值。天线在100 MHz~400 MHz频段范围内的驻波系数 VSWR(电压驻波比)小于3,水平方向全向辐射。天线和匹配网络总的物理长度仅为255 mm,实现了小型化的要求。制作了天线实物并测量,实测天线参数与仿真参数吻合较好,达到了设计目标。