[发明专利]Fragment型多频带天线结构设计方法

说明书

本发明公开了一种Fragment型多频带天线结构设计方法，包括构建天线初始模型并确定设计区域；设计的目标函数；将设计区域离散为子设计区域；构造不同的天线设计区域结构并编码；获取各天线编码对应的天线响应值，求取目标函数值得到所有个体的全部当前最优编码；对目标函数值进行判断，得到符合设计要求的Fragment型多频带天线结构。本发明方法在解决Fragment型天线结构设计问题时，可显著改善Fragment型天线结构设计问题的求解效率，尤其是高维天线设计问题并获得性能更优的天线结构。

技术领域

本发明具体涉及一种Fragment型多频带天线结构设计方法。

背景技术

随着无线电通信技术的快速发展，无线通信设备的小型化、智能化和多功能一体化设计逐渐引起人们的重视。天线作为无线通信设备的重要组成部分，实现了导行波与自由空间波之间的能量转换，为电磁波的辐射和接收提供了保障，天线性能的好坏对整个无线系统的性能由很大的影响。现代无线通信系统的发展不仅要求天线具有重量轻、成本低、易于制造和易于集成等特点，还对天线的小型化、宽频带、多频带、共形和一体化设计提出了前所未有的要求。

Fragment型天线结构设计不同于天线参数设计，给定一个天线的初始形状设计连续的参数变量，而只需给定一设计区域，离散化后映射为二进制0/1编码，通过设计不同的编码组合，找到一个合适的满足天线设计需求的天线结构。Fragment型天线结构设计结果往往出人意料，避免了设计师受到传统天线设计思维的影响和限制，有益于设计出有创意的天线形状，而且Fragment型天线结构设计尤其适合于无线和便携式通信产品的内置天线设计，由于此类天线通常被限制在某一给定空间。因此，Fragment型天线结构设计在实际应用中具有巨大设计潜力，且可有效缩短设计周期，同时利用合适的智能算法意味着更低的开发成本。然而，基于传统的二进制算法的Fragment型天线结构设计普遍存在巨大计算成本且设计变量维度较高的问题。因此，目前并没有一种简单高效的Fragment型天线结构的设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高维离散型Fragment型多频带天线结构、而且简单高效的Fragment型多频带天线结构设计方法。

本发明提供的这种Fragment型多频带天线结构设计方法，包括如下步骤：

S1.构建天线初始模型，同时确定设计区域；

S2.根据天线设计需求构造天线设计的目标函数；

S3.将设计区域离散为若干个子设计区域；

S4.构造若干组不同的Fragment型多频带天线设计区域的结构，并获取其对应的编码；

S5.获取步骤S4构造的各个天线编码对应的天线的响应值，求取各个天线对应的目标函数值，从而得到所有个体的全部当前最优编码；

S6.对步骤S5计算得到的目标函数值进行判断，从而得到符合设计要求的Fragment型多频带天线结构。

步骤S2所述的目标函数为天线的各个性能指标，包括天线回波损耗值、增益或驻波比等。

步骤S4所述的构造若干组不同的Fragment型多频带天线设计区域的结构，具体为结合先验知识及天线结构对称性构造若干组不同的Fragment型多频带天线设计区域的结构。

所述的构造若干组不同的Fragment型多频带天线设计区域的结构，具体为采用如下步骤构造结构：

A.根据切槽公式计算设计区域内切槽长度L；

B.在设计区域内随机初始化开槽起点，并记录起点位置为a₁；