亚毫米波对角喇叭天线的GA优化设计及其性能测试-东南大学学报.PDF

第４０卷第６期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．６ 　 ２０１０年１１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｎｏｖ．２０１０ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１０．０６．００２ 亚毫米波对角喇叭天线的ＧＡ优化设计及其性能测试 徐　欧　 杨　非 　孙忠良 （东南大学毫米波国家重点实验室，南京２１００９６） 摘要：应用遗传算法（ＧＡ）对工作于１５０ＧＨｚ的亚毫米波对角喇叭天线的辐射特性进行优化，并 对优化结果进行了实验测试．针对亚毫米波波段的特点，采用口径积分法（ＡＩ）分析天线特性并 由此构成ＧＡ的适应度函数，通过与Ｊｏｈｎｓｓｏｎ测量值和ＶｉｒｇｉｎｉａＤｉｏｄｅｓＩｎｃ公司实际产品的增益 参数相对比，检验了适应度函数的正确性．根据ＧＡ优化后的对角喇叭天线结构，制作了实验样 品，利用俄制返波管（ＢＷＯ）和热膨胀式太赫兹波功率探测器，在准光实验平台上测试了该优化 结构的增益范围和Ｅ面方向图．实验结果与ＧＡ优化所期望的目标相符合，证实了该优化软件在 准光辐射器设计与研制中的可靠性．实验方案为亚毫米波乃至太赫兹波段电磁器件的参数测试、 性能评估提供了一种便捷、有效的途径． 关键词：对角喇叭天线；遗传算法；亚毫米波天线测试 中图分类号：ＴＮ０１１　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１０）０６１１３４０６ Ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆｓｕｂｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｄｉａｇｏｎａｌｈｏｒｎ ＸｕＯｕ　 ＹａｎｇＦｅｉ　 ＳｕｎＺｈｏｎｇｌｉａｎｇ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｌｌｉｍｅｔｅｒＷａｖｅｓ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＧＡ）ｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆａｓｕｂｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｄｉａｇ ｏｎａｌｈｏｒｎｏｐｅｒａｔｉｎｇａｔ１５０ＧＨｚａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｔｅｎｎａ．Ｔｈｅｆｉｔｎｅｓｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅａｐｅｒｔｕｒｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（ＡＩ）ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｉｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙｉｎｓｕｂｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅａｎｔｅｎｎａａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓｏｆＡＩａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙａｎａｖａｉｌａｂｌｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｇａｉｎｓｏｆｄｉａｇｏｎａｌｈｏｒｎｐｒｏｄｕｃｔｓｍａｎｕｆａｃ ｔｕｒｅｄｂｙＶｉｒｇｉｎｉａＤｉｏｄｅｓＩｎｃ．，ｖａｌｉｄａｔｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｔｎｅｓｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎＧＡ．Ａｄｉａｇｏｎａｌ ｈｏｒｎｉｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＧＡｏｐｔｉｍｉｚｅｄｈｏｒｎ＇ｓｇｅｏｍｅｔｒｙａｎｄｉｔｓｒａｄｉａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｉｓｍｅａｓ ｕｒｅｄｅｍｐｌｏｙｉｎｇＢＷＯ（ｂａｃｋｗａｒｄｗａｖｅｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）ｗｉｔｈａｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｔｙｐｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｄｅｔｅｃｔｏｒ． ＴｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅｖａｒｉａｔｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｇａｉｎａｎｄｔｈｅＥｐｌａｎｅｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｈｏｒｎａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙ ａｓｅｔｏｆｑｕａｓｉｏｐｔｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ＴｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｃｏｎｆｏｒｍｔｏｔｈｅｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｆＧＡ，