[发明专利]基于高阶矩量法区域分解的带载体天线优化方法

摘要

本发明提出了一种基于高阶矩量法区域分解的带载体天线优化方法，旨在实现对金属或介质金属混合的带载体天线的仿真优化，并提高优化效率。实现步骤为：获取天线设计参数的初始值；对带载体天线模型区域拆分并构建计算模型；计算带载体天线模型的电磁初始仿真结果；设定带载体天线模型果优化目标和设计参数的优化范围，并对优化算法参数初始化；对带天线的设计参数进行优化。本发明通过采用高阶矩量法区域分解方法，解决了现有技术只能对金属的带载体天线进行仿真优化且优化效率低的技术问题，实现了对金属或介质金属混合的带载体天线的仿真优化的功能，并提了高优化效率。

主权项

1.一种基于高阶矩量法区域分解的带载体天线优化方法，其特征在于，所述带载体天线包括载体和天线，优化方法包括如下步骤：(1)获取带载体天线模型中天线的设计参数X初始值X⁰；(2)对带载体天线模型进行区域拆分，得到Q个子区域，并构建子区域计算模型：根据计算平台的电磁计算规模，对带载体天线模型进行区域拆分，得到天线子区域Ω₁和(Q‑1)个载体子区域Ω₂，Ω₃，…，Ω_o，并按照高阶矩量法要求，对每个子区域进行剖分，得到Q个由四边形面片组成的子区域计算模型，其中Q≥2；(3)采用高阶矩量法区域分解方法，计算带载体天线模型的电磁仿真结果F的初始值F⁰：(3.1)采用高阶矩量法对Q个子区域计算模型进行电磁计算，得到Q个子区域阻抗矩阵的逆矩阵，即天线子区域Ω₁阻抗矩阵的逆矩阵和载体子区域Ω₂，Ω₃，…，Ω_Q阻抗矩阵的逆矩阵，并保存；(3.2)采用高阶矩量法区域分解方法，构建带载体天线模型的区域分解矩阵方程，并将Q个子区域阻抗矩阵的逆矩阵代入该区域分解矩阵方程中，对带载体天线模型的电磁特性进行整体求解，得到带载体天线模型的电磁仿真结果F的初始值F⁰；(4)设定带载体天线模型电磁仿真结果F的目标值F_B和天线设计参数X的优化范围[X_min，X_max]，并对粒子群优化算法参数进行初始化：(4.1)根据带载体天线模型的电磁仿真结果F的初始值F⁰，设定带载体天线模型电磁仿真结果F的目标值F_B，并根据带载体天线模型中天线的设计参数X初始值X⁰，设定载体天线模型中天线的设计参数X的优化范围[X_min，X_max]；(4.2)对粒子群优化算法参数进行初始化：设定粒子群中粒子个数U和粒子速度s_u的变化范围[s_min，s_max]，在变化范围内随机生成粒子初始速度s_u(0)，并将天线设计参数X的优化范围[X_min，X_max]作为粒子位置x_u的变化范围[x_min，x_max]，以天线设计参数X的初始值X⁰作为粒子初始位置x_u(0)，粒子群种群最优粒子位置p_I的初始值p_I(0)＝x_u(0)，粒子群全局最优粒子位置p_G的初始值p_G(0)＝x_u(0)，其中U≥2，u＝1，2，…，U；(5)对带载体天线模型中天线的设计参数X进行优化：(5.1)采用粒子群优化算法，在天线设计参数X的优化范围[X_min，X_max]内对带载体天线模型中天线设计参数X的取值进行第t次调整，得到调整后天线设计参数X的U个取值并根据天线设计参数X调整后的取值对天线子区域Ω₁进行修改，得到对应的U个天线子区域其中t≥1；(5.2)对U个天线子区域中的每个子区域分别进行剖分，得到U个由四边形面片组成的天线子区域计算模型，并采用高阶矩量法分别对U个天线子区域计算模型中的每个子区域计算模型分别进行电磁计算，得到U个天线子区域阻抗矩阵的逆矩阵；(5.3)采用高阶矩量法区域分解方法，构建调整后带载体天线模型的区域分解矩阵方程，并将天线子区域中的每个阻抗矩阵的逆矩阵与载体子区域Ω₂，Ω₃，…，Ω_Q阻抗矩阵的逆矩阵结合，分别代入区域分解矩阵方程，对调整后带载体天线模型的电磁仿真结果进行整体求解，得到带载体天线模型的电磁仿真结果F的U个取值分别为(5.4)令带载体天线模型电磁仿真结果F取值中所对应的带载体天线模型中天线设计参数X的取值为并判断是否成立，若是，将带载体天线模型中天线设计参数X的取值作为带载体天线的优化结果，否则令粒子群种群最优粒子位置令粒子群全局最优粒子位置p_G(t)＝max(p_I(0)，p_I(1)，…，p_I(t))，并执行步骤(5.1)。