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适用于可重构微带天线仿真设计的免疫算法

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V01．29 No．3

Mar．2012

计算机应用与软件

第29卷第3期

2012年3月

and Software

Computer Applications

适用于可重构微带天线仿真设计的免疫算法

李

媛1

刘

萍1

1(天津大学电子信息工程学院天津300072)

郭

嘉2

2(吉林大学通信工程学院吉林长春130012)

摘妻

将天线

的优势。在归结近几年基于遗传算法的天线的研究成果的基础上，通过免疫算法在天线结构中加入MEMS开关进行仿真，设

计出两种既可以在固定频率点上进行方向图的扫描变化，又可以在特定的方向上实频率灵活变化的微带双重可重构天线。

设计中常用的矩量法(MOM)与免疫算法相结合对可重构天线进行优化设计，分析免疫算法在可重构天线设计中

纳总

现

关键词

方向图和频率双重可重构天线免疫算法矩量法 MEMS开关

中图分类号TP301

文献标识码A

APPLIED To RECoNFIGURABLE MICROSTRIP

IMMUNE ALGoRITHM

ANTENNA SIMULATION DESIGN

Li Yuanl Liu

Guo

Jia2

Pin91

Electronic

300072，China)

2(School of

Information，Tianjin University，Tianjin

Information，Jilin University，Changchun 130012，Jilin，China)

Electronic

2(School of

for

Abstract

the

used MOM in antenna

with immune

the

optimizes design

By combining

antenna and

commonly

design

algorithm，the paper

research fruits on GA-

the

of immune

algorithm

antenna

reconfigurable

design．By absorbing

reeomqgurable

based

analyzes

advantages

immune

MEMS switch to antenna structure for

two

add

antenna，the paper

algorithm

simulation，hence designs microstrip

also realize flexible

frequency

applies

antennas that can not

a fixed

pattern．

out

fixed

frequency，but

dual· reconfigurable

carry

only

pattern scanning changes

antenna Immune

changes

switch

Pattern and

algorithm MOM(Method moment)MEMS

Keywords

dual· reconfigurable

frequency

遗传免疫算法是遗传算法的延续和改进，它将遗传群体分

0引

言

成了抗体和记细胞，将优秀个体储存在记忆库中，避免了在

忆

库

下一次遗传操作中优秀个体的丢失，因此它在收敛速度、全局

性、优化精度方面都优于遗传算法，可以提高算法精度，节省迭

代次数，因此免疫算法在天线领域的应用前景更加广阔。

本文在Maflab∽1中，利用遗传免疫算法在天线结构中加入

MEMS开关进行仿真分析，设计出两种既可以在固定频率点上

可重构天线在认知无线电技术和多输入多输出(MIMO)无

线通信技术中具有重要的发展前景¨o。对可重构天线的设

需要高效的电磁分析手段，它不等同于多个传统天线的简单叠

加。天线的可重构实现的手段就是通过某种方式改变天线的结

构，导致表面电流分布的改变，从而改变天线的辐射特性。

计

进行方向图的扫描变化又可以在特定的方向上实现频率的灵活

目前，在天线优化设计方面，国内外文献大部分采用了遗

传

变化的微带天线双重可重构方案。

算法，因为该算法已经很成熟并且对于待优化函数没有可微性

等条件的限制，使得它非常适合于优化高度非线性的天线参数。

文献[3，4]分别提出一种基于微遗传算法的微带可重构天线，

通过对天线开关状态的微遗传算法优化，文献[4]实现了天线

在6．5GHz处的45。、90。和135。三个方向的可重构。文献[5]采

用遗传算法对阵列优化获得可重构。文献[6]设计了频率和方

向图双可重构天线，文中用12个MEMS开关控制尺寸不同的贴

片之间的连接与断开，通过不同的天线结构实现了在4GHz到

6GHz频段方向图覆盖120度。分析方法采用的是遗传算法与

全波仿真的结合。在文献[7]设计的天线中，用220位染色体

表示贴片、地板、贴片和接地板之间的连接部分和馈电部分以及

1、免疫算法

免疫算法是基于生物免疫系统的基本机制开发形成的。它

模仿免疫系统抗体与抗原识别、结合及抗体产生的过程，并利用

免疫系统的多样性和记忆机理抽象得到。免疫算法采用类似遗

传算法的搜索策略，借用遗传算法的选择、交叉和变异算子，但

是在搜索策略和记忆单元设置等方面又与遗传算法不同。遗传

算法采用适应度函数来指导搜索过程，免疫算法则同时利用亲

调

谐部分，通过遗传算法得到1．7GHz到2．7GHz的任意谐振

收稿日期：2011一09— 29。国家重点基础研究发展计划项目(2007

CB310605)。李嫒，硕士，主研领域：无线通信与微波。

点，对天线的小型化极具意义。

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