[发明专利]一种基于差分进化的天线设计方法及新型弯折线天线

权利要求书

1.一种基于差分进化的天线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定弯折线天线的设计指标；

根据所述设计指标，构建弯折线天线优化模型，所述优化模型将天线增益、天线轴比、以及天线驻波比的方差和作为优化目标；

采用差分进化算法求解所述优化模型，并利用电磁仿真软件进行联合仿真，从而评估不同形状的弯折线天线的性能，最终搜索得到满足所述设计指标的新型弯折线天线。

2.根据权利要求1所述的基于差分进化的天线设计方法，其特征在于，所述设计指标包括弯折线天线的工作频带范围f₁≤freq≤f₂，阻抗大小Z₀，驻波比VSWR≤S₀，增益范围Gain≥g₀，天线方位角范围φ₁≤φ≤φ₂，天线俯仰角范围θ₁≤θ≤θ₂，其中，f₁、f₂分别表示工作频带的最小值、最大值，S₀表示驻波比的最大值，g₀表示增益的最小值，φ₁、φ₂表示方位角最小值、最大值，θ₁、θ₂表示俯仰角最小值、最大值。

3.根据权利要求2所述的基于差分进化的天线设计方法，其特征在于，所述优化模型为：

使得

其中，表示优化变量，所述优化变量为天线辐射单元的坐标表示，并根据天线尺寸确定优化变量的解空间；俯仰角范围φ₁≤φ≤φ₂、θ₁≤θ≤θ₂，频带范围f₁≤freq≤f₂，

len(freq)表示频带范围freq内求解的频点个数；GVariance_(φ,θ)表示天线增益的方差，Gain_(φ,θ,freq)表示在(φ,θ)方向上的增益；ARVariance_(φ,θ)表示天线轴比的方差，Axial_(φ,θ,freq)表示在(φ,θ)方向上的轴比；VSWRVariance_(φ,θ)表示天线驻波比的方差，VSWR_freq表示在频率freq下的驻波比；表示增益约束，表示轴比约束，表示驻波比约束。

4.根据权利要求3所述的基于差分进化的天线设计方法，其特征在于，利用差分进化算法在所述解空间进行搜索，并通过电磁仿真软件进行仿真，得到天线性能参数，所述性能参数包括增益、轴比、以及驻波比；将所述性能参数代入优化模型进行评估，得到适应性目标值；重复整个过程，得到多个适应性目标值，进而确定最优解；所述差分进化算法的参数为：评估代数T＝1000，种群规模POP＝50，交叉概率CR＝0.9，比例因子F＝0.5。

5.根据权利要求1所述的基于差分进化的天线设计方法，其特征在于，所述电磁仿真软件为Ansys HFSS。

6.根据权利要求2所述的基于差分进化的天线设计方法，其特征在于，所述设计指标还包括弯折线天线的极化模式、尺寸、以及每根导线的长度范围。

7.一种新型弯折线天线，采用权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，包括由7段弯曲线(1-7)组成的辐射器、金属杯状的反射器、以及同轴馈电，其中，所述弯曲线(1)位于所述反射器的底面中心的上方，且垂直于所述反射器的底面向上，所述同轴馈电位于所述反射器的底面中心，所述同轴馈电的端口为同轴线馈电，所述同轴线与所述弯曲线(1)连接。