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《改進遺傳算法對高頻寬帶加載天線的優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)第19卷第3期2004年6月電波科學(xué)學(xué)報CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEV01．19，No．3June，2004文章編號1005—0388(2004)03—0343—05改進遺傳算法對高頻寬帶加載天線的優(yōu)化設(shè)計。魏忠偉高火濤柯亨玉(武漢大學(xué)電子信學(xué)學(xué)院，weizhw@mail．china．com，湖北武漢430079)摘要按照某高頻地波超視距雷達接收天線陣小型化的要求，在4～8MHz頻帶內(nèi)，采用一種改進型遺傳算法對高頻寬帶集中加載天線及其寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)進行了優(yōu)化設(shè)計。同時根據(jù)天線工程與實踐，詳細分析了集中加載元件值及加載位置擾動對天線電性能
2、的影響，分析表明，優(yōu)化設(shè)計得到的加載參數(shù)對優(yōu)化不十分敏感。關(guān)鍵詞遺傳算法，高頻寬帶天線，矩量法，匹配網(wǎng)絡(luò)中圖分類號TN82文獻標(biāo)識碼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引言高頻地波超視距雷達工作在HF波段，而這一波段內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜，各種頻率、強
5、度大小不等的噪聲在全頻段內(nèi)疏密不均，干擾強度隨時間的改變而隨機變化，因此需要根據(jù)實際的電磁環(huán)境進行變頻探測。同時由于海邊特殊的地理環(huán)境使得大型天線陣難以找到合適的架設(shè)場地，海邊惡劣的氣候環(huán)境如臺風(fēng)、鹽霧等要求單元天線要簡單、可靠、耐用，因此工作在HF波段的高頻地波雷達天線在滿足一定效率情況下，不僅要有一定的帶寬，而且單元天線和天線陣要盡可能的小。在考慮到低成本和加載寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的情況下，工作在4～8MHz內(nèi)的高頻地波超視距雷達的接收單元天線，可選用6～7m高的簡單鞭天線。為達到工程規(guī)定的電氣和結(jié)構(gòu)指標(biāo)，必須對天線進行加載，并且需要對加載量和加載位置及其匹配網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化設(shè)
6、計。但是，由于天線的電氣性能指標(biāo)和設(shè)計參數(shù)之間的關(guān)系是非線性的，傳統(tǒng)最優(yōu)化方法在天線優(yōu)化設(shè)計中難以奏效。遺傳算法[1]’[2]是一類借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機制的隨機化搜索算法，其主要特點是群體搜索策略和群體中個體之間的信息·收稿日期：2003—07—11．基金項目：國家高科技發(fā)展計劃資助項目(2001AA631050)萬方數(shù)據(jù)344電波科學(xué)報第19卷交換，搜索只需要利用目標(biāo)函數(shù)的取值信息，尤其適用于處理傳統(tǒng)搜索方法難于解決的復(fù)雜、非線性問題，用它來優(yōu)化設(shè)計天線及天線陣是合適的。近些年來，遺傳算法已在一些天線設(shè)計問題中得到應(yīng)用∞3E43[53，但這些文獻中所闡述的遺
7、傳算法在實際運算中往往會出現(xiàn)偽收斂和搜索效率比較低的問題。本文介紹了一種改進的遺傳算法，可以有效的克服偽收斂和效率低的問題，并將其應(yīng)用于HF寬帶集中加載鞭天線與其網(wǎng)絡(luò)匹配的優(yōu)化設(shè)計之中。同時針對工程應(yīng)用，文中詳細分析了加載量及加載位置擾動對天線電氣性能的影響。2加載天線的綜合2002年武漢大學(xué)承擔(dān)了國家高科技發(fā)展計劃“遠程高頻地波雷達監(jiān)測技術(shù)”項目。為了實現(xiàn)雷達遠程探測，降低系統(tǒng)成本，按雷達系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求，雷達工作頻段選在4～8MHz之間[6]。同時，為了使天線適于海邊的工作環(huán)境，在保證天線一定效率的基礎(chǔ)上，必須使天線小型化，因此接收
