[发明专利]一种基于遗传算法的车载PIFA天线设计方法及其天线

权利要求书

1.一种基于遗传算法的车载PIFA天线的设计方法，步骤包括：

步骤1，通过建模得到基础的PIFA天线构造；所述天线为立体结构，包括辐射单元、金属短路片、同轴馈线和接地平面；其中所述辐射单元边缘和接地平面平行，所述金属短路片连接辐射单元边缘和接地平面，通过所述同轴馈线穿过接地平面进行馈电；

步骤2，通过改变步骤1中天线的辐射单元的结构来实现多频化：采用在辐射单元上开各种槽的方式，结合遗传算法进行结构优化，用多缝隙法实现多频带。

2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的车载PIFA天线的设计方法，其特征在于；所述步骤2，利用遗传算法进行天线结构优化，在编码方式、初始化种群和计算适应度上做出改进：

首先，编码方式采用二进制编码，将基因序列用二进制字符串或二进制数组来表示；在PIFA天线上对辐射单元开不同的槽产生多个工作频带，PIFA表面的结构作为遗传算法中染色体上的基因；将PIFA天线的表面辐射单元分割成多个小方格，每个小方格的值是“1”或“0”；当小方格的值是“1”时代表这个位置是有金属，反之“0”代表这个位置需要开孔；用一个二维数组代表PIFA天线辐射单元的结构，即对应着不同的PIFA天线；

其次，在初始化种群中采用两条“十”字型缝隙结构，具体的操作为：首先随机生成一组从小到大排列的八位十进制数组(X₁,X₂,X₃,X₄,X₅,X₆,X₇,X₈)，然后随机生成两组从小到大排列的四位十进制数组(Y₁₁,Y₁₂,Y₁₃,Y₁₄)和(Y₂₁,Y₂₂,Y₂₃,Y₂₄)，那这样直线X＝X₁、直线X＝X₄、直线Y＝Y₁₁和直线Y＝Y₁₄围成一个矩形，再用直线X＝X₂、直线X＝X₃、直线Y＝Y₁₂和直线Y＝Y₁₃将这个矩形切割成一个“十”字型结构，这个“十”字型内部区域内方格的值为“0”，即为缝隙；同理，直线X＝X₅、直线X＝X₆、直线X＝X₇、直线X＝X₈、直线Y＝Y₂₁、直线Y＝Y₂₄、直线Y＝Y₂₁和直线Y＝Y₂₄也围成一个“十”字型结构，“十”字型内部区域内方格的值也为“0”；

最后，对于计算每个子代的适应度：因为本发明设计的天线为双频，所以只需要考虑天线的反射系数即S₁₁参数的值；选定2.4-2.484GHz和4.8-5GHz作为所设计车载通信天线的工作频带，适应度为两个频带S₁₁参数的绝对值之和。

3.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的车载PIFA天线的设计方法，其特征在于；包括辐射单元、金属短路片、同轴馈线和接地平面，采用多缝隙法并遗传算法优化实现多频带，所述天线工作的频段覆盖了2.4-2.484GHz和4.8-5GHz，在两个频带的带宽分别是0.05GHz和0.4GHz。

4.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的车载PIFA天线的设计方法，其特征在于；所述辐射单元、金属短路片和接地平面材料相同，均采用1mm厚的金属铜板。

5.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的车载PIFA天线的设计方法，其特征在于；所述PIFA天线的尺寸为10mm×15mm×8mm。