宽波束宽频带八木天线的设计与优化.pdf

代号 10701 学号 1018120784

分类号密级公开
TN820



















题(中、英文)目宽波束宽频带八木天线的设计与优化

Optimization and Design of


Wide-Beam and Wide -Band Yagi Antenna




作者姓名袁建涛指导教师姓名、职务傅光教授

学科门类工学学科、专业电磁场与微波技术

提交论文日期二○一三年三月
创新性声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在
导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标
注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的
材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说
明并表示了谢意。
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摘要
摘要
本文针对流星余迹通信系统的需求,研究了一种 VHF 频段的宽波束、宽频带
八木天线,并利用矩量法和一种改进型的 Nelder-Mead 单纯形-差分进化混合算法,
进行了计算和多目标优化设计。
针对传统的单策略差分进化算法局部搜索能力不足、收敛速度较慢的问题,
将它与 Nelder-Mead 单纯形法相结合的混合算法,可明显提升寻优能力与精度。
本文将这种混合算法成功应用于八木天线的优化中。
对于流余通信而言,天线方向图的覆盖范围,决定了可用流星余迹的范围。
因此,流星余迹通信系统需要尽量宽的波束宽度。然而宽波束的条件会降低天线
的增益,这样就使得许多本来可用的流星余迹被放弃,所以就需要对这两个参数
进行优化设计。
本文通过理论分析、优化仿真等,详细论述了展宽八木天线工作频带的方法,
并对提出了几种展宽八木天线的波瓣宽度切实可行的办法。最后设计并测试了一
副相对带宽达 22%,波束宽度在 80°以上的八木天线,可以很好的应用于流星余
迹通信系统。
关键词:流星余迹通信八木天线差分进化算法混合算法宽频带宽波束
宽波束宽频带八木天线的设计与优化
Abstract
Abstract
In this paper, a wide-beam and wide-band Yagi antenna worked in VHF for the
demand of Meteor munication (MBC) system is studied. The calculation
and multi-objective optimization of the Yagi antenna is given by the Method of
Moments (MOM) and an improved hybrid optimization algorithm which incorporates
Nelder-Mead Simplex Method into Differential Evolution (DE) algorithm.
Aiming at the slow convergence and bad local searching ability of the traditional
DE based on the single strategy, the hybrid optimization algorithm incorporated
Nelder-Mead simplex method into DE can improve the convergence speed and
solution pre