[发明专利]基于支持向量机的夹层微带天线结构设计方法

摘要

本发明属于天线技术领域，具体地说是基于支持向量机的夹层微带天线结构设计方法，其特征是：它至少包括十二个步骤在保证力学性能指标满足要求的情况下，建立夹层微带天线的结构参数优化模型，选择出合理的结构参数。它用于指导或辅助设计人员设计夹层微带天线的结构尺寸参数。

主权项

1.基于支持向量机的夹层微带天线结构设计方法，其特征是：至少包括如下步骤：步骤101：改变蜂窝夹层微带天线的结构参数X，通过实测和电磁场有限元仿真得到与之对应的蜂窝夹层微带天线电性能指标数据，构建数据样本集R；步骤102：对步骤101获得的数据样本集R进行归一化处理，并把归一化数据分成训练数据样本T和检验数据样本v；步骤103：根据步骤102中获得的数据样本T进行支持向量机建模；用表示核函数，选择支持向量机惩罚系数C，松弛变量ξ_i和核函数参数K；步骤104：利用支持向量机建立电性能指标Y与夹层微带天线结构参数X的预测模型；在步骤103的基础上，根据步骤102获得的训练样本数据T，运用支持向量机建立夹层微带天线的电性能指标Y与结构参数X的预测模型；根据支持向量机数据建模原理，已知一个具有l个训练样本的训练集为T＝{(X_i，Y_i)，X_i∈Rⁿ，i＝1，...，l}，其中，X_i∈Rⁿ是第i个输入训练数据，Y_i∈R对应X_i的观测结果，那么利用支持向量机数据建模可以得到如下形式的数据模型：Y=f(X)=Σi=1lαiK(X,Xi)+b---(3)]]>式中的参数α_i，b是待求解的参数，它们由求解下面的最优化问题得到：MinW,b,ξ(*)12||W||2+CΣi=1l(ξi+ξi*)]]>s.t.((W.X_i)+b)-Y_i≤ε+ξ_i，i＝1，...，lYi-((W.Xi)+b)≤ϵ+ξi*,i=1,...l]]>ξi(*)≥0,i=1,...,l]]>也就是求解下面的最优化问题α(*)∈R2lMin12Σi,j=1l(αi*-αi)(αj*-αj)(Xi.Xj)+ϵΣi=1l(αi*+αi)]]>-Σi=1lYi(αi*-αi)]]>s.t.Σi=1l(αi*-αi)=0]]>0≤αi*≤C,i=1,...,l]]>利用上面的方法以及步骤102获得的训练样本T，建立夹层微带天线电性能指标Y与天线结构参数X之间的模型：Y=f(X)=Σi=1lαiK(X,Xi)+b---(4)]]>具体来说，这种形式的模型包括下面5个：G=f₁(a，b，H，Hf，Hm)VSWR＝f₂(a，b，H，Hf，Hm)BW＝f₃(a，b，H，Hf，Hm)LSLL=f₄(a，b，H，Hf，Hm)RSLL＝f₅(a，b，H，Hf，Hm)式中，函数f₁，f₂，f₃，f₄，f₅是通过支持向量机数据建模得到的；它们分别表示了夹层微带天线结构参数X＝(a，b，H，Hf，Hm)，其中a，b分别表示微带贴片的宽和长，H，Hf，Hm分别表示介质板厚度，蜂窝高度和蒙皮厚度与增益G，驻波比VSWR，波束宽度β，左第一副瓣LSLL和右第一副瓣RSLL之间的定量关系模型；步骤105：利用检验数据样本验证模型的正确性；步骤106：检验建立的夹层微带天线结构参数与电性能指标的模型是否满足要求，如果模型的预测的电性能与夹层微带天线的实际的电性能之间的误差在15%以内，则进行步骤107，否则返回到步骤103；步骤107：建立夹层微带天线的预测模型；步骤108：夹层微带天线的力学性能设计指标给定的最大的变形量为[v]、最大许应应力为[σ]和最大剪切应力为[τ]；利用有限元分析软件建立该蜂窝夹层微带天线的参数化模型，微带天线的宽度a和长度b对共形天线的力学性能影响可以忽略，所以蜂窝夹层微带天线的参数化模型中的参数化变量为介质板厚度H，蜂窝高度Hf，蒙皮厚度Hm；用有限元分析软件分析得到在夹层微带天线结构参数为X时的最大变形量为v_max、最大许应应力σ_max和最大剪切应力为τ_max；步骤109：建立夹层微带天线的结构参数优化模型，该优化模型以电性能最优为目标，以力学性能为约束，计算得到夹层微带天线的结构参数X_zy；步骤110：将步骤109得到的结构参数X_zy代入到预测模型即公式(6)中，预测出夹层微带天线的电性能；步骤111：检验预测出来的夹层微带天线电性能是否满足我们所需要的各个电性能要求；如果电性能有不满足要求的，则返回步骤109，重新建立优化模型进行优化；若都满足要求，则往下进行步骤112；步骤112：得到了我们需要的夹层微带天线的结构参数尺寸X。