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印刷天线具有成本低、易于加工、能与微波电路集成等诸多优点,对印刷天线的研究也越来越多。本文以遗传算法为基础,详细讨论了印刷天线的优化设计方法,如网格法、网格交错技术、变量优化技术以及网格交错与变量优化技术的融合方法,并以这些方法成功实现了天线的优化设计。通过对部分优化天线的实际加工测试证明了这些优化设计方法是有效的,对这些方法的研究是有意义的。
本文首先提出了一种改进的双种群遗传算法,主要通过大小种群间的不同配合方式增强了算法的全局性和局部性;并同时提出了一种改进的实数变异算子,它在里面加入了动态幅度扰动参数,使每次变异都能兼顾当前值、边界值和随机值的关系。通过与标准遗传算法、传统的双种群遗传算法的比较,证明我们所提出的改进算法具有明显优势。然后我们编写了基于遗传算法的优化程序并作了介绍,通过两个简单天线优化实例的验证,说明我们的优化程序是有效的、正确的。
然后,利用优化程序分别优化设计了一个超宽带天线和一个双频天线,并都进行了实际加工和测试。超宽带天线的实际测试结果与仿真结果比较吻合,阻抗带宽达到了12.75GHz(2.75-15.5GHz),完全符合超宽带天线的要求;双频天线的实测结果与仿真结果较吻合,在2.4-GHz频段内,实测-10dB阻抗带宽达到.450MHz(2.26-2.71GHz),中心频率2.47GHz,相对带宽达到18.22%,在5.8-GHz频段内,实测带宽为1.95GHz(4.78-6.73GHz),中心频率为5.65GHz,相对带宽达到34.51%,满足双频和宽带的功效,符合设计要求。
最后,本文提出了三种印刷天线的优化设计方法,分别是网格交错技术、变量优化法以及网格交错和变量优化的融合技术。三种方法都基于矩形贴片的优化设计,通过对三种方法的详细介绍之后,分别应用三种技术优化设计了三个尺寸相同的印刷天线。