基于蜂群算法的射频电路非线性分析及设计

摘要

随着无线技术的快速发展，射频电路模块的性能分析及设计变得尤为重要，其中射频功率放大器和天线作为无线收发系统中不可或缺的一部分，对其设计要求愈加严格，因此寻找精准快速的射频功放非线性分析方法和较为精确快速的天线设计途径已成为射频微波领域的研究热点。本文主要针对射频功率放大器的谐波平衡分析及求解和外置算法联合HFSS软件进行天线优化设计两个方面进行研究。
　　本文研究内容包括：
　　针对MESFET大信号等效模型的谐波平衡分析，提出一种融合BFGS算法的自适应蜂群算法。该算法在蜂群算法的基础上，在其邻域搜索公式中引入自适应调整因子，增强搜索的方向性，并在其迭代后期加入 BFGS算法，充分利用蜂群算法较强的全局搜索性和BFGS算法快速的数值迭代功能，该算法克服了传统数值迭代算法对初值依赖性大的缺点，与其他求解算法对比，收敛时间较短，性能较优。对射频电路谐波平衡分析有较大参考价值。
　　在自适应蜂群算法的基础上，结合自适应蜂群算法和高频电磁仿真软件(HFSS)的优点，提出一种针对微带天线单个或多个参数优化的联合仿真方案。通过matlab程序实现天线的自动快速建模、优化仿真。采用外置自适应蜂群优化算法对一款单极子圆环型超宽带天线进行结构参数优化，结果表明，S11满足设计要求，并且天线辐射性能良好。在此基础上，设计出一款超宽带陷波天线，采用自适应蜂群算法进行参数优化。实验表明，该天线在3.3-3.7GHz和4.4-5.9GHz频段产生陷波，与此同时，在3.1-10.6GHz的其余频段内均具有良好的辐射特性和阻抗匹配，实物测试数据与仿真数据基本吻合，由此证明本文优化方案具有实用性，为天线设计提供了一个新的途径。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 课题研究现状及发展趋势

1.3 论文的主要内容及章节安排

2 射频微波器件基本理论

2.1 微波非线性分析理论

2.2 微带天线理论基础

2.3 本章小结

3 人工蜂群算法及改进

3.1 蜜蜂采蜜机制

3.2 算法数学模型

3.3 改进自适应蜂群算法

3.4 本章小结

4 基于改进蜂群算法的谐波平衡分析

4.1 MESFET谐波平衡分析

4.2 改进蜂群算法求解谐波平衡方程

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

5 基于自适应蜂群算法的天线优化设计

5.1 HFSS软件和hfssapi函数介绍

5.2 SABC算法联合HFSS优化方案

5.3 基于SABC算法的超宽带天线优化

5.4 基于SABC算法的超宽带陷波天线设计

5.5 本章小结

结论

参考文献

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