多优化算法集成及其在天线设计中的应用

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1、国内图书分类号：TN802国际图书分类号：621．38西南交通大学研究生学位论文年级：姓名：申请学位级别：专业：指导教师：二。一四年五月十九日密级：公开ClassifiedIndex：TN802U．D．C：621．38SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisIIIIIlUlIIIIIIIIIUlY2576938MUIJI．OPTIMIZATIONALGOIUTHMINTEGRATEDANDITSAPPLICATIONINTHEDESIGNOFANTENNAGrade：20llCandidate：XiangZhengAcademicDegr

2、eeAppliedfor：MasterSpeciality：ElectromagneticFieldsandMicrowaveTechnologySupervisor：ResearcherZhouHai-jingMay．19，2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保密

3、哦使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：向彳正指导老师虢闭瘳多同期：矽f牛、s．“同期：沙，够．5．2‘西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、文章基于遗传算法、微分进化策略、田口算法和EGO算法等四种全局优化算法的原理和基本特性，分别编写及验证了四种全局优化算法代码的正确性，并基于时域有限积分软件、时域有限差分软件以及有限元软件等三种电磁仿真软件编写的二次开发接口，完成了多优化算法集成程序的编写，实现了根据具体优化问题选择性调用不同算法和不同软件的功能。2、提出了一种新的PIFA天线结构，利用多优化算法集成程序对贴片

4、上两个开关的位置进行优化设计，实现了通过调节两个开关的闭合状态使天线分别工作在GSM、DCS、PCS、ISM以及LTE五个频段的目标。3、设计了一款印刷单极天线，通过对待优化天线的结构参数敏感度评估，选择敏感度影响较大的参数，利用多优化算法集成程序对结构参数进行优化设计，实现其在双频段(2．4GHz：2400-2484MHz、5GHz：5150-5825MHz)工作的特性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。

5、本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：伺征日期：≯坼j．≥6西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要近年来，无线通信技术得到了飞速发展，微波系统、天线的设计越来越复杂，指标要求也越来越高，功能越来越多，但尺寸要求却越来越小，设计周期越来越短。在工程设计中，分析和综合是相辅相成的。设计中的分析问题，主要依赖于计算电磁学或者微波EDA(即ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化)软件，而综合问题，更多的则是依赖于最优化技术。最优化问题求解的研究已经成为数学和计算机科学研究领域的重点。微带天线具有成本低、容易制造等优点，因而受到

6、广泛的研究和应用。目前，双频(或多频)技术是微带天线的研究热点。在实际工程设计中，许多最优化问题十分复杂，传统的方法难以解决。因此把全局优化算法运用到工程设计中具有实际应用价值。本文首先通过研究遗传算法、微分进化策略、田口算法和EGO算法等四种全局优化算法的基本特性，利用典型电磁仿真软件／程序的二次开发接口，完成了多优化算法集成程序的编写，实现了不同算法和不同软件／程序的选择性调用。接下来利用多优化算法集成程序对两种天线结构进行了优化设计：l、利用多优化算法集成程序对PIFA天线贴片上两个开关位置进行优化设计，完成了可重构天线设计。该平面PIFA天线通过贴片上两个开关的切换，实现了频率可

7、重构，仿真结果表明该天线在GSM、DCS、PCS、ISM以及LTE五个频段中的反射系数小于．6dB，各频段中的辐射方向图饱和，具有全向性特性，满足通信要求。2、在传统印刷单极天线结构的基础上，通过试验设计方法(正交矩阵)对待优化天线的结构参数敏感度进行评估，选取影响较大的三个参数(两个枝节长度以及接地板高度)，利用多优化算法集成程序对天线结构进行优化，完成了天线的优化设计。仿真结果表明该天线在小型化的基础上实现了双频段(2．4GHz