改进遗传算法对高频宽带加载天线的优化设计

《改进遗传算法对高频宽带加载天线的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第19卷第3期2004年6月电波科学学报CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEV01．19，No．3June，2004文章编号1005—0388(2004)03—0343—05改进遗传算法对高频宽带加载天线的优化设计。魏忠伟高火涛柯亨玉(武汉大学电子信学学院，weizhw@mail．china．com，湖北武汉430079)摘要按照某高频地波超视距雷达接收天线阵小型化的要求，在4～8MHz频带内，采用一种改进型遗传算法对高频宽带集中加载天线及其宽带匹配网络进行了优化设计。同时根据天线工程与实践，详细分析了集中加载元件值及加载位置扰动对天线电性能

2、的影响，分析表明，优化设计得到的加载参数对优化不十分敏感。关键词遗传算法，高频宽带天线，矩量法，匹配网络中图分类号TN82文献标识码AOptimizationdesignofhighfrequencybroadbandloadedantennasusinganimprovedgeneticalgorithmWEIZhong-weiGAOHuo-taoHEHeng-yu(ElectronicInformationSchool，WuhanUniversity，weizhvX9mail．china．com，WuhanHubei430079，China)AbstractInor

3、dertominiaturereceivingarrayantennasofHFsurfacewaveradar，animprovedgeneticalgorithmwasappliedtooptimizethedesignofHFbroadbandantennaloadedwithlumpedcomponentsandmatchingnetworkin4^—8MHz．Thedisturbingeffectofloadingcircuitparametersandtheirlocationsonantenna’Selec—tricalcharacteristicswas

4、analyzedspecificallyaccordingtoantennaengineeringandpractice．Andtheanalysisillustratesthattheloadingparametersderivedarenotquitesensitivetothedisturbanceaftertheoptimization．Keywordsgeneticalgorithm，HFbroadbandantenna，methodofmoment，matc-hingnetwork1引言高频地波超视距雷达工作在HF波段，而这一波段内电磁环境复杂，各种频率、强

5、度大小不等的噪声在全频段内疏密不均，干扰强度随时间的改变而随机变化，因此需要根据实际的电磁环境进行变频探测。同时由于海边特殊的地理环境使得大型天线阵难以找到合适的架设场地，海边恶劣的气候环境如台风、盐雾等要求单元天线要简单、可靠、耐用，因此工作在HF波段的高频地波雷达天线在满足一定效率情况下，不仅要有一定的带宽，而且单元天线和天线阵要尽可能的小。在考虑到低成本和加载宽带匹配网络的情况下，工作在4～8MHz内的高频地波超视距雷达的接收单元天线，可选用6～7m高的简单鞭天线。为达到工程规定的电气和结构指标，必须对天线进行加载，并且需要对加载量和加载位置及其匹配网络进行优化设

6、计。但是，由于天线的电气性能指标和设计参数之间的关系是非线性的，传统最优化方法在天线优化设计中难以奏效。遗传算法[1]’[2]是一类借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法，其主要特点是群体搜索策略和群体中个体之间的信息·收稿日期：2003—07—11．基金项目：国家高科技发展计划资助项目(2001AA631050)万方数据344电波科学报第19卷交换，搜索只需要利用目标函数的取值信息，尤其适用于处理传统搜索方法难于解决的复杂、非线性问题，用它来优化设计天线及天线阵是合适的。近些年来，遗传算法已在一些天线设计问题中得到应用∞3E43[53，但这些文献中所阐述的遗

7、传算法在实际运算中往往会出现伪收敛和搜索效率比较低的问题。本文介绍了一种改进的遗传算法，可以有效的克服伪收敛和效率低的问题，并将其应用于HF宽带集中加载鞭天线与其网络匹配的优化设计之中。同时针对工程应用，文中详细分析了加载量及加载位置扰动对天线电气性能的影响。2加载天线的综合2002年武汉大学承担了国家高科技发展计划“远程高频地波雷达监测技术”项目。为了实现雷达远程探测，降低系统成本，按雷达系统技术指标的要求，雷达工作频段选在4～8MHz之间[6]。同时，为了使天线适于海边的工作环境，在保证天线一定效率的基础上，必须使天线小型化，因此接收