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基于田口算法的超宽带TEM喇叭天线及阵列的优化
张青洪;廖成;常雷;盛楠;唐丽娟
【摘要】Asaglobaloptimizationalgorithm,TaguchisMethodhasmany
advantages,suchassimpleimplementation,fastconvergencespeed.An
ultra-widebandTEMhornantennaisoptimizedthroughthemethod
combiningTaguchismethodwithfinite-differencetime-domain(FDTD)
method.Comparedwithintegercodeddifferentialevolutionstrategy,
Taguchismethodcanconvergetotheoptimalresult,andthe
convergencespeedhasbeenrisedalmostthreetimes.Besides,a6-
elementhornantennaarrayisoptimized.Itsperformancesaregreatly
improved.%田口算法作为一种全局优化算法,具有实现过程简单、收敛速度快等优
点.采用田口算法与时域有限差分(FDTD)法结合的方法对超宽带TEM喇叭天线进
行了优化,并把优化性能、收敛速度等与整数编码微分进化相应结果进行对比.结果
表明田口算法能够寻到最优解,而且其收敛速度是整数编码微分进化收敛速度的近
三倍.另外还对六元喇叭天线阵进行了优化,优化后六元阵的性能得到了很大的提高.
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2011(011)034
【总页数】5页(P8481-8485)
【关键词】田口算法;时域有限差分法;超宽带TEM喇叭天线;整数编码微分进化;六
元阵
【作者】张青洪;廖成;常雷;盛楠;唐丽娟
【作者单位】西南交通大学电磁场与微波技术研究所,成都610031;西南交通大学
电磁场与微波技术研究所,成都610031;西南交通大学电磁场与微波技术研究所,成
都610031;西南交通大学电磁场与微波技术研究所,成都610031;西南交通大学电
磁场与微波技术研究所,成都610031
【正文语种】中文
【中图分类】TN822.8
随着电磁脉冲技术的不断发展,超宽带雷达在目标探测和识别领域得到了广泛应用。
作为其关键技术,超宽带TEM喇叭天线的研究与设计在国内外备受关注[1]。
超宽带TEM喇叭天线具有低驻波比、大功率容量等优点,它能辐射纳秒级短脉冲
宽频信号,被广泛应用于多种领域,如高功率微波武器、相控阵雷达以及合成孔径
雷达等[2]。
基本的TEM喇叭天线结构很简单,是由两块金属三角平板组成的,如图1所示。
同轴线通过平行板传输线给TEM天线馈电,不考虑馈电结构,天线可以由下面3
个参数描述:顶角α、两块金属板间夹角β和三角板边长s,这3个结构参数决定
了TEM喇叭天线的性能。
图1超宽带TEM喇叭天线
超宽带天线虽然现在已被广泛应用于多种领域,但作为单独应用的天线,其方向图
太宽,增益不高,采用阵列天线的技术可以大大提高天线增益和方向性[3]。
对于超宽带天线及其阵列,我们通常是采用数值方法来研究天线的设计问题。时域
有限差分法(finite-differencetime-domainmethod,FDTD)具有在时域直接描
述辐射场的优势,适合于超宽带天线及其阵列的仿真研究[4,5]。时域有限差
分法属于全波分析法,它是Yee在1966年所提出的数值方法[6],其原理是将
麦克斯韦方程式中两个微分形式的旋度方程式以中心差分式做离散化,求解过程由
递推完成,尤其适合计算机编程实现。近些年FDTD发展的十分迅速,在各个领
域都有很多的应用,包括天线设计,微波电路设计,电磁兼容分析,电磁散射计算,
光子学应用等等。
利用传统的参数扫描或者随机有哪些信誉好的足球投注网站方法寻找能够找到天线的最优参数组合,但其计
算量是非常庞大的,而且容易陷入局部最优,丢失全局最优解。因此怎样通过较少
的计算量获得全局最优的参数组合,是快速设计优良性能天线的重要途径,为此,
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