基于粒子群算法的宽带天线匹配网络研究

论文摘要

在通信领域的短波和超短波波段,随着自适应快速跳频、选频等先进技术的广泛应用,迫切需要性能优良的宽带天线。使用天线宽带匹配网络,是实现天线宽频带特性的一种有效技术手段。只有当天线与设备的输入端和输出端完全匹配的情况下,才能获得最大的传输效率和良好的通信质量。研究一种有效可靠的设计天线宽带匹配网络的方法是当今的一个热点问题。本文首先介绍了国内外的一些研究现状,以及研究目的与意义。然后介绍了天线的宽带技术和天线的宽带性能指标,进而论述了天线的宽带匹配网络的作用和常见结构,对目前经常使用的各种天线匹配网络的设计方法进行了分析。然后对粒子群算法的原理,参数,数学模型等进行了介绍,接着简单分析了粒子群算法与其他进化算法的异同与优缺点,尤其是与遗传算法的异同与优缺点。接着介绍了一种改进型的粒子群算法。最后,本文将改进型的粒子群算法应用于天线匹配网络设计中,提出一种设计天线匹配网络的方法,并给出了设计实例。本文的主要工作集中于天线匹配网络设计方法的研究。通过对现有天线匹配网络设计方法优缺点的分析基础上,本文提出了设计天线宽带匹配网络的新方法。这种方法基于一种改进型粒子群算法实现,这种算法采用操作简单的速度-位移模型,在搜索过程中引入交叉因子。本文详细论述了这种方法如何应用于天线匹配网络设计的方法步骤。设计实例说明用该方法可以设计出频带宽、结构简单的天线宽带匹配网络。并且通过与基于标准粒子群算法和遗传算法的天线匹配网络设计方法进行了比较,证明了可以一定程度上跳出局部最优值的吸引,实现全局最优,设计出更好的天线匹配网络。此方法可广泛用于其他天线宽带匹配网络的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 宽带天线
• 1.2.2 天线加载
• 1.2.3 天线宽带匹配
• 1.3 本文的研究内容
• 1.3.1 研究内容的提出
• 1.3.2 论文章节安排
• 第2章 天线宽带匹配网络
• 2.1 天线的带宽
• 2.1.1 天线的输入阻抗
• 2.1.2 天线的电压驻波比
• 2.1.3 天线的带宽
• 2.2 天线宽带匹配网络
• 2.2.1 匹配网络的作用
• 2.2.2 匹配网络的结构
• 2.3 天线宽带匹配网络中的常用方法分析
• 2.3.1 直接优化法
• 2.3.2 实频数据法
• 2.3.3 预定增益倾斜补偿法
• 2.3.4 遗传算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 粒子群算法
• 3.1 粒子群算法的产生
• 3.2 基本粒子群算法
• 3.2.1 算法原理
• 3.2.2 算法的数学描述
• 3.2.3 算法参数
• 3.2.4 算法流程
• 3.2.5 全局模型与局部模型
• 3.3 标准粒子群算法
• 3.3.1 引入惯性权重的粒子群算法
• 3.3.2 引入收敛因子的粒子群算法
• 3.4 与其他进化算法的性能比较
• 3.5 改进型粒子群算法
• 3.5.1 粒子群算法的技术缺陷
• 3.5.2 改进型粒子群算法
• 3.5.3 算法流程
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于粒子群算法的天线宽带匹配网络设计
• 4.1 概述
• 4.2 天线宽带匹配网络设计流程
• 4.2.1 标准粒子群设计匹配网络
• 4.2.2 改进粒子群设计匹配网络
• 4.2.3 遗传算法设计匹配网络
• 4.3 天线宽带匹配网络设计实例
• 4.3.1 鞭天线匹配网络设计
• 4.3.2 套筒天线匹配网络设计
• 4.4 设计方法性能分析
• 4.4.1 鞭天线匹配网络设计对比分析
• 4.4.2 套筒天线匹配网络设计对比分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢