基于遗传算法的超宽带天线设计优化

简介：
本研究运用遗传算法对超宽带天线进行优化设计，旨在提升其频带宽广度及性能稳定性，为无线通信技术的发展提供新的解决方案。 为解决传统超宽带天线设计中存在的辐射脉冲波形拖尾振荡问题, 提出了一种基于遗传算法的优化方法。该方法通过采用保真系数和回波损耗作为适应度函数，形成目标函数，并在此基础上对确定结构进行参数调整以实现时域辐射波形的改进。 具体而言，在设计过程中采用了以下步骤： - **加权目标函数**：将天线输出波形与理想模型之间的相似程度（即保真系数）和信号传输效率（回波损耗）相结合，作为遗传算法优化过程中的指导标准。 - **参数调整策略**：通过编码技术将关键的几何尺寸等转换为可以被遗传操作处理的形式，并运用选择、交叉及变异的操作来不断改进天线设计以达到最优目标函数值。 实验结果表明： - 采用上述方法所设计出的一款单极锥超宽带天线，其在高低平面内的辐射波形一致性良好。 - 相较于传统设计方案而言，在优化后的天线上观察到了显著减少的拖尾振荡现象，这证明了该技术的有效性。 此外，通过仿真验证（使用时域有限差分法），还展示了优化后单极锥超宽带天线在阻抗特性和辐射方向图等方面的优越性能。综上所述，本段落提出的方法为解决传统UWB天线设计中的波形拖尾振荡问题提供了一种有效途径，并且具有重要的工程应用价值。