一种基于HFSS结合遗传算法进行阵列天线方向图优化的研究.docVIP

一种基于HFSS结合遗传算法进行阵列天线方向图优化的研究 　　摘 要： 提出一种新的对阵列天线方向图进行优化的方法，即借助Ansoft HFSS软件进行单元天线阵仿真，提取出各单元单独馈电的电流数据或远场数据，利用遗传算法对提取出的电流数据实施优化，得出满足方向图要求的单元电流值和相位值。结果表明，基于HFSS建模的灵活性，该方法可方便进行任意特性天线阵列的方向图综合，优化时对提取出的数据只需进行简单的远场外推或叠加，因而具有极快的计算速度。区别于传统的单独用遗传算法进行优化的方法，该方法将工程软件Ansoft HFSS 和遗传算法相结合，有效地提高了天线阵综合时的计算精度和目标函数的计算效率，进而有效提高了方向图的优化效率。 　　关键词： 单元电流值； 电流相位值； 方向图； 遗传算法； 天线阵列 　　中图分类号： TN820.1+2?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）09?0075?03 　　Abstract： A new method to optimize the array antenna directional pattern is proposed， in which the cell antenna array is simulated with Ansoft HFSS software to extract the current data or far?field data of each exclusive feed cell， and then the genetic algorithm （GA） is used to optimize the extracted current data to obtain the cell current value and phase value satisfying the requirement of directional pattern. The method can conveniently synthesize the antenna array directional pattern with arbitrary characteristics due to the flexible HFSS modeling， and only a simple far?field extrapolation or superposition for the extracted data is needed while optimizing， so it has fast calculation speed. Different from the traditional optimization method using GA only， the method combining engineering software Ansoft HFSS with GA can effectively improve the computational accuracy of the antenna array synthesis， computational efficiency of the objective function， and the optimization efficiency of the directional pattern. 　　Keywords： cell current value； current phase value； directional pattern； genetic algorithm； antenna array 　　0 引 言 　　天线阵方向图[1]综合（优化）对天线阵应用尤为重要，根据实际问题的需要，常常采用三种综合手段：单元相对位置、单元馈电幅度、单元馈电相位同时改变；单元相对位置不变，只改变各单元幅度和相位；单元间距和幅度均不变，只改变单元相位。在大型天线阵中，则更多地采用后两种方法综合方向图。本文研究后两种情况。 　　遗传算法作为一种全局优化方法，可以抛开待优化目标函数的具体特性，利用遗传学的思想进行全局随机有哪些信誉好的足球投注网站从而找到最优值。由于天线阵优化等电磁问题的目标函数具有形态复杂、多峰值的特点，故比较适合用遗传算法进行优化。 　　用遗传算法进行天线阵综合主要有两种方法：第一种方法是将单元看作理想偶极子，远场用解析式表达，其优点为优化速度极快，但实际问题中的单元都远非理想偶极子，且阵列中往往带有其他不可忽略的电结构（如反射板等）以致该方法无法保证精度；第二种方法（如矩量法等）计算目标函数，用遗传算法进行优化综合，这种方法有更高的计算精度，但数值方法计算目标函数效率较