基于粒子群優(yōu)化算法的超寬帶天線設(shè)計.pdf

1、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。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(shù)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(shù)均屬于高度機密的軍事技術(shù)。然而2002年，美國聯(lián)邦通信委員會（Federal Communications Co

2、mmission，F(xiàn)CC）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、傳輸速率高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、抗多徑傳輸能力強，掀起了商業(yè)界和學(xué)術(shù)界對超寬帶通信技術(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(yīng)用在機器學(xué)習(xí)、車間調(diào)度和經(jīng)濟預(yù)測等領(lǐng)域。

3、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

4、、參數(shù)設(shè)置少、搜素高效等優(yōu)點，受到廣大學(xué)者的垂青，先后涌現(xiàn)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(shè)計優(yōu)化領(lǐng)域、電力系統(tǒng)領(lǐng)域、機器人控制領(lǐng)域和交通運輸領(lǐng)域等均得到了廣泛地應(yīng)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(jié)果準確，是業(yè)界公認的空間電磁場

5、設(shè)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(shè)計，對天線的各種性能，比如：增益、內(nèi)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(jié)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(jié)