[发明专利]小天线优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线设计技术，更具体地说，涉及一种小天线优化设计方法。

背景技术

进行天线特别是小天线设计时，如何确定小天线的结构尺寸，是天线设计过程中的一个重要环节。小天线结构的特征信息由一组参数描述，如金属线宽、基板的厚度、介电常数等。为了获得期望的电磁响应：例如，在2.4GHz频点处，电磁响应参数S11的值应低于-10dB，通常需要做大量的实验来能找到合适的小天线特征参数值。

传统的小天线设计方法是，通过手动方式逐一改变小天线的每个属性参数值，测试该结构对应的电磁响应，并与目标电磁响应进行对比，如此不断循环，最终找到与目标电磁响应最为相近的超材料单元结构属性参数。调整小天线的结构参数是一项非常耗时的步骤，为了达到小天线设计要求和特定的电磁响应，对于小天线的每个结构参数进行微调，其微调单位可能达到毫米级，工作量很大，不仅需要人工干预而且无法自动实现。而且，巨大的工作量使得对人力、物力、时间都有极大的要求，因此如何缩短时间对提高小天线设计效率有着至关重要的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述小天线设计时不仅需要人工干预且耗时、耗力的缺陷，提供一种能够提高小天线设计效率的小天线优化设计方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种小天线优化设计方法，包括步骤：

依据小天线的设计需求预设小天线的特征参数取值范围；

在预设的特征参数取值范围内选取多个采样点，得到特征参数样本集；

根据优化指标预设合适的适应度函数；

采用最优化算法在所述特征参数取值范围内搜索最优特征参数值，使得所述适应度函数值最大。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述小天线包括基板和附设于基板上的金属线。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述特征参数包括介电常数、金属线线宽、基板厚度。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述金属线为铜线、铝线或银线。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述优化指标包括电磁响应特性。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述电磁响应特性包括散射参数，所述散射参数包括传输系数、反射系数。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述最优化算法为粒子群优化算法。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述最优化算法为遗传算法或模拟退火算法。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，采用最优化算法在所述特征参数样本集中搜索特征参数，使得所述适应度函数最大，具体包括步骤：

计算每一特征参数样本对应的适应度函数值，得到适应度函数值最大的特征参数样本；

依据每一特征参数样本及其对应的适应度函数值产生新的特征参数样本集，所述新的特征参数样本集包含在预设的特征参数取值范围内；

检测是否满足迭代结束条件，若是，则结束搜索；若否，则继续迭代搜索，直至满足迭代结束条件。

在本发明所述的小天线优化设计方法中，所述迭代结束条件为达到预设搜索次数。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明通过预设适应度函数以及采用最优化算法来实现小天线特征参数的自动搜索，从而获取到能够满足设计需求的最优的小天线的结构参数，整个设计过程无需人工干预，而且大大提高了设计效率，避免了大量的计算，减少了设计成本，特别是人力、物力、和时间成本，完全实现了小天线设计的自动化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是依据本发明一实施例的小天线优化设计方法的流程示意图；

图2是图1所示的步骤104的详细流程示意图。

具体实施方式

图1是依据本发明一实施例的小天线优化设计方法的流程示意图，小天线优化设计方法100包括如下步骤：

步骤101，依据小天线的设计需求预设小天线的特征参数的范围。这里的设计需求可以是例如小天线放置的空间位置等等。小天线一般情况下，包括基板和附设于基板上的金属线。金属线可以为铜线、铝线或银线。特征参数包括小天线的尺寸或特性，例如介电常数、金属线线宽、基板厚度等等。通常，小天线放置的空间位置决定了小天线的大概尺寸范围。