基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的天線優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、體積小、重量輕、外觀優(yōu)美、結(jié)構(gòu)緊湊的微帶天線在移動(dòng)通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)其小型化、寬帶化、多頻和多功能是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。另外， MEMS 開關(guān)加載可重構(gòu)天線因其可以用一個(gè)物理口徑實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線的功能而越來越受到人們的關(guān)注。如何對(duì)這些天線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是本文所想探索的。 近年來,利用遺傳算法對(duì)天線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是研究的熱點(diǎn)。做為一種通用的搜索方法，遺傳算法在進(jìn)行天線優(yōu)化時(shí)，不受初始值限制，程序通用性強(qiáng)且能夠取得較好的區(qū)域

2、搜索和空間擴(kuò)展的平衡。在使用遺傳算法進(jìn)行天線優(yōu)化時(shí)，需要通過解析方法或者全波分析構(gòu)造所需要的適應(yīng)度函數(shù)，但是前者對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)天線難以實(shí)現(xiàn)，后者耗時(shí)較長。針對(duì)上述問題，本文引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過對(duì)有限個(gè)樣本的全波分析結(jié)果進(jìn)行訓(xùn)練從而建立天線結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)之間的非線性映射關(guān)系。一旦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建成，天線的性能參數(shù)值就可以通過此映射關(guān)系直接得出，相比于全波分析所耗時(shí)間幾乎可以忽略。 本文對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的結(jié)合進(jìn)行了研究，并將其用

3、于天線結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于給定天線原型結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，首先利用部分正交實(shí)驗(yàn)法選出部分天線結(jié)構(gòu)參數(shù)樣本，用高頻仿真軟件HFSS 進(jìn)行仿真并將其結(jié)果輸出，然后運(yùn)用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)這些樣本進(jìn)行訓(xùn)練，建立結(jié)構(gòu)參數(shù)和天線性能之間的映射。最后運(yùn)用遺傳算法，根據(jù)天線設(shè)計(jì)要求定出相應(yīng)的適應(yīng)函數(shù)表達(dá)式，通過一代代的遺傳進(jìn)化最終得到所需要的天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)。文中對(duì)有寄生單元的倒F 天線，帶探針且上部開槽的三角形貼片天線等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，效果較好。對(duì)于開關(guān)加載