[发明专利]基于内置多端口算法的方向图可重构像素天线优化方法

说明书

本发明提出了一种基于内置多端口算法的方向图可重构像素天线优化方法，用于解决现有技术中存在的可重构天线非重构部分稳定性较差的技术问题。实现步骤为：确定待优化天线的结构与优化对象，采用内置多端口算法计算待优化天线的辐射特性，采用粒子群算法优化天线的结构参数，采用二进制遗传算法优化天线开关状态分布，得到优化完成的方向图可重构像素天线。本方法通过增加结构参数的优化过程，在保证与现有技术相同的优化效率基础上，提高了可重构天线非重构部分的稳定性，具有更高的工程实用价值。本发明可应用于方向图可重构像素天线的优化设计。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种天线优化方法，具体涉及一种基于内置多端口算法的方向图可重构像素天线优化方法，可应用于方向图可重构像素天线的优化，并可以提高天线非重构部分的稳定性。

背景技术

无线通信的快速发展使得无线系统日益复杂，面对更加复杂的需求，往往需要系统能够在多场景下工作，可重构天线能够在不改变整体结构的前提下通过调整天线的谐振长度和电流路径实现不同的辐射特性，能够很好地胜任目前无线系统对于多场景工作的需求。

天线的辐射特性主要包括天线中心频率下的反射系数，天线的极化方式和天线的方向图扫描角度。针对参与可重构的天线辐射特性不同，可以将可重构天线分为频率可重构、极化可重构和方向图可重构天线。

像素天线是一种以众多较小尺寸的像素贴片组成阵列作为辐射结构的可重构天线，各像素贴片之间以开关连接，设计者能够通过改变天线开关的通断状态分布快速有效地改变其电流路径，谐振长度，从而获得优异的可重构性能；但可重构像素天线由于采用了较大规模的开关来实现多变的辐射特性，对设计优化过程提出了巨大的考验，如何充分提高优化成本，节省优化时间便成为了急需解决的问题。

可重构天线非重构部分的稳定性是指在可重构的天线辐射特性之外，对不参与重构的天线其他辐射特性变化程度的表征，变化程度越低，稳定性越高；影响该稳定性的原因主要是在调整天线谐振长度与电流路径的过程中，对非可重构部分的辐射特性产生了影响，使其偏离了之前的状态，甚至变成完全不同甚至相反的状态；如何提高可重构天线非重构部分的稳定性在工程实际中具有重大意义。

2014年2月Sichao Song与Ross D.Murch发表在“IEEE TRANSACTIONS ONANTENNAS AND PROPAGATION”的名为“An Efficient Approach for OptimizingFrequency Reconfigurable Pixel Antennas Using Genetic Algorithms”的论文，提出了一种利用内置多端口算法优化频率可重构像素天线的方法，实现方法为提取待优化天线的端口参数利用内置多端口算法计算待优化天线在指定频率下的反射系数，并通过遗传算法优化频率可重构像素天线的开关状态分布获得指定频率下的最优开关状态分布，实现频率可重构性能。该方法利用内置多端口算法代替全波仿真计算天线的辐射特性，大大提高了优化效率，节省了优化时间，但该方法的不足在于优化过程中只考虑了天线反射系数的计算，并未对天线的极化与方向图特性进行分析，忽视了开关状态分布对非重构部分的影响，导致天线非重构部分的稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于内置多端口算法的方向图可重构像素天线优化方法，用于解决现有技术中存在的天线非重构部分的稳定性较差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

(1)确定待优化方向图可重构像素天线的结构及优化对象：