[发明专利]一种六边形圆极化天线阵列的快速优化方法

说明书

本发明涉及一种六边形圆极化天线阵列及其快速优化方法。一种六边形圆极化天线阵列，包括FR4介质基板、馈电网络、反射面和六边形辐射贴片。一种六边形圆极化天线阵列的快速优化方法，包括以下步骤(1)、建立待优化的单元天线的有限元模型；(2)、确定待优化单元天线的设计变量；(3)、调用并行置信下限优化算法，对初始单元天线的有限元模型进行优化；(4)得到优化结果Y＝(y¹,y²,…,yⁿ)^T，分析并利用最优设计方案Y_opt进行组阵得到待优化的初始阵列的有限元模型；(5)确定待优化的初始阵列的有限元模型的设计变量并作为并行置信下限算法的初始样本点；(6)调用并行置信下限算法对待优化的初始阵列进行优化；(7)得到天线阵列的优化结果。

技术领域

本发明涉及一种六边形圆极化天线阵列及其快速优化方法，属于电磁场技术领域。

背景技术

随着通信技术和物联网的发展，各类通信系统对于天线以及阵列天线在带宽、增益、尺寸以及极化特性等的要求越来越高，随之而来的结构、设计的复杂性，参数的多样性以及以上要求的多重性等使得天线的设计需要引入高维多目标的优化算法。现有的优化设计方法非常依赖于设计者的经验，并且当参数诸多，以及对结果的要求较多时，优化算法容易陷入局部最优。

传统优化算法比如“李俊.遗传算法天线设计中的应用[J].移动通信，2000,24(5):41-43.DOI:10.3969/j.issn.1006-1010.2000.05.009.”中所述，遗传算法是一种非常经典的全局优化算法，其原理简单，非常适合用于天线结构的优化，但是由于当优化参数非常多的时候，其收敛速度较慢并且效率较低，因此传统的全局优化算法有一定的局限性。

为了提高设计效率，基于代理模型的优化方案逐渐普及，且其已经在诸多科学分析中表现了独有的优势。比如中国专利申请CN201610015224.9中所提到的Kriging代理模型，Kriging代理模型具有无偏估计的方差最小化、非线性高、适应性强的优点，在此基础上，本发明采用了Maximin拉丁超立方体采样和并行计算等有效措施，进一步提高代理模型的效率。

由于圆极化天线能够接受任意极化的电磁波，以及其辐射的电磁波也可以被任意极化的天线接收，因此其在无线通信中得到广泛的应用，如文献“黄迎春,张涛,张福顺等.高增益宽带圆极化微带天线阵研究[J].现代电子技术，2009,32(7)：22-24,28.DOI：10.3969/j.issn.1004-373X.2009.07.007.”，本发明所涉及的宽带圆极化阵列天线与此文相比具有更高的相对带宽(44.14％)。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明的第一个目的是公开一种六边形圆极化天线阵列。本发明的第二个目的在于公开一种六边形圆极化天线阵列的快速优化方法。

技术方案：一种六边形圆极化天线阵列，包括FR4介质基板，

在所述FR4介质基板的底侧刻蚀有馈电网络，

在所述FR4介质基板的顶侧设有反射面，在反射面的四角按照中心对称的方式刻蚀有四个H型缝隙，

反射面通过介质螺栓与四个六边形辐射贴片粘接，六边形辐射贴片与反射面相离，四个六边形辐射贴片中部设有条形缝隙，该条形缝隙与反射面上的H型缝隙相配合。

进一步地，所述馈电网络的主干馈线特性阻抗为50Ω。

进一步地，六边形辐射贴片中部的条形缝隙与反射面上的H型缝隙的夹角为45°。

进一步地，六边形辐射贴片与反射面之间的间距为2mm。

一种六边形圆极化天线阵列的快速优化方法，包括：

(1)使用HFSS建立待优化的单元天线的有限元模型；