基于粒子群优化算法的超宽带天线设计

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1、学校代码10459学号或申请号201322182209密级硕士学位论文基于粒子群优化算法的超宽带天线设计作者姓名：宋虹莹导师姓名：梁静教授学科门类：工学专业名称：控制工程培养院系：电气工程学院完成时间：2016年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterUltra-widebandAntennasDesignBasedonParticleSwarmOptimizationByHongyingSongSupervisor:Prof.JingLiangControlEngin

2、eeringSchoolofElectricalEngineeringMay,2016学位论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，，足在导师的指导下独立进行研究并撰写完成的，他人或集体的研巧成果均引用的形式标出，对本文的研究做出重要贡献的个一人和集体，切在致谢中闽明，切法律责巧本人愿意承担。誦文作者姑畫曰期：年／巧３日学位论文使用授权声明本人在导师巧导下完成的论文及相关的实物作品，知识产权归属郑川大学。根据郑州大学有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保留或向圃家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版

3、＾］，允许论文被查阅和借阅；本人投权郑训乂学可：＿将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可１＾＿采用影印、缩印或巧巧他复制手段保巧论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论一，文或成果时第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：＾去工堇＿日期：年＾月３日摘要摘要超宽带通信技术（Ultra-widebandCommunicationsTechnology，UCT）的发展已经有100多年的历史，早在1901年马可尼便使用电火花放电生成了超宽带信号。但是

4、遗憾的是，在之后的很长一段时间里，由于器件和算法的缺失，超宽带通信技术的发展几乎处于停滞状态，而且直到20世纪60年代，超宽带通信技术均属于高度机密的军事技术。然而2002年，美国联邦通信委员会（FederalCommunicationsCommission,FCC）允许超宽带技术民间使用，而且超宽带天线的频谱复用能力强、传输速率高、系统复杂度低、抗多径传输能力强，掀起了商业界和学术界对超宽带通信技术研究的热潮。群智能优化算法（SwarmIntelligenceOptimizationAlgorithm,SIOA）是计算智能的一个重要分支，该算法

5、受自然界生物系统的自组织行为的启发，通过群体的信息交互来完成寻优，广泛应用在机器学习、车间调度和经济预测等领域。近些年，随着人工智能的兴起，涌现出大量的新型群智能算法，比如：遗传算法（GeneticAlgorithm,GA）、粒子群优化算法(ParticleSwarmOptimization,PSO)、蚁群算法(AntColonyAlgorithm,ACA)、免疫算法(ImmuneAlgorithm,IA)、细菌觅食算法(BacterialForagingAlgorithm,BFA)等。其中，粒子群优化算法由于概念简单、参数设置少、搜素高效等优点

6、，受到广大学者的垂青，先后涌现出一些进化的算法，例如：小生境粒子群优化算法、离散粒子群优化算法、混合粒子群优化算法等。而且在工程设计优化领域、电力系统领域、机器人控制领域和交通运输领域等均得到了广泛地应用。HFSS（HighFrequencySimulatorStructure）是由美国Ansoft公司研制的高频电磁仿真软件，该软件采用有限元的方法，功能强大，结果准确，是业界公认的空间电磁场设计与分析的行业标准。HFSS软件具有强大的电性能分析能力和后处理能力，能够为天线和天线阵列提供全方位的仿真分析和优化设计，对天线的各种性能，比如：增益、内部

7、电磁场分布、电压驻波比等，均能准确仿真。本文采用粒子群优化算法对超宽带天线进行优化，并与HFSS软件的优化结I摘要果进行对比分析，超宽带天线选择同轴馈电矩形微带天线和同轴馈电双频微带天线。研究采用对比分析的方法，先用HFSS软件进行优化，再用粒子群优化算法对该指标进行优化。结果表明：粒子群优化算法具有相对优势。关键词：超宽带天线；群智能优化；粒子群优化算法；高频电磁仿真IIAbstractAbstractUltra-wideband(UWB)communicationstechnologyhasdevelopedformorethan100yea

8、rs,asearlyas1901MarcoinusedsparkdischargetogeneratetheUWBsignal.Butu