遗传算法在微带天线宽带多频化设计中的应用

摘要

移动通信技术的迅猛发展,推动着移动终端设备向小型化、多功能化方向演进。原有的窄带天线已经无法满足现代通信技术对设备小型化与多频工作的要求。微带天线凭借其体积小、重量轻、外形多样、易于集成等优点在受到移动通信领域的广泛关注,其研究方向也朝着小型化、宽频带、多频化的目标发展。本文旨在对微带天线宽带多频化技术进行研究,并对相应的微带天线进行优化探索。
　　 本文详细阐述了微带天线的基本理论和分析方法,总结了微带天线展宽带宽和实现多频工作的常用技术,介绍了遗传算法的特点和基本操作方法。鉴于遗传算法和:HFSS软件各自的优点,本文设计了基于MATIAB平台的遗传算法和HFSS仿真软件相结合的优化程序。在优化程序的基础上,完成了微带天线宽带化和多频化的优化设计与仿真分析。
　　 优化程序以S参量作为适应度函数的变量,对微带天线的结构进行优化设计。运用此方法,本文从宽带化和多频化方面设计了三款新型微带天线,并对影响天线性能的重要参数进行了仿真分析。第一款天线采用共面波导进行馈电,以正六边形作为辐射贴片,实现了3GHz～12GHz的超宽频带工作。另外二款天线分别实现了WLAN/WiMAX无线通信系统的双频和三频工作。双频天线的辐射贴片为不规则的E型面,且在高低频段实现了宽带化(相对带宽分别为24％和46％)。在第一款天线的基础上,加载双U型槽,产生两个阻带,实现了天线的三频工作。为了验证优化和仿真分析结果,本文将天线加工成实物,并用矢量网络分析仪进行了测试。实测结果与仿真结果基本吻合,这也从另一方面验证了优化程序的正确性和可行性。