堆疊雙菱天線輻射參數(shù)與參數(shù)優(yōu)化

堆疊雙菱天線輻射參數(shù)與參數(shù)優(yōu)化學(xué)習(xí)知識的直接目的就是把它運用到實際生活中去，改造世界，為人類造福。作為一名理工科大學(xué)生，更應(yīng)該注重理論與實際相結(jié)合，讓學(xué)到的知識起到相應(yīng)的作用，也加強個人解決問題的能力。通信技術(shù)包含的范圍廣，涉及的內(nèi)容多，很難三言兩語將某個體系解釋清楚，但這也不妨礙我們用有限的知識進(jìn)行一些創(chuàng)造性活動。下面我將用軟件仿真的方式給大家介紹關(guān)于堆疊雙菱天線參數(shù)優(yōu)化的話題。菱形天線是一種寬頻帶天線。它由一個水平的菱形懸掛在四根支柱上構(gòu)成，菱形的一只銳角接在饋線上，另一只銳角接一與菱形天線特性阻抗相等的終端電阻。在指向終端電阻方向的垂直平面內(nèi)，具有單向性。菱形天線結(jié)構(gòu)簡單，造價低，是30年代末以來短波遠(yuǎn)距離通信中用得最廣泛的一種天線，在甚咼頻和超咼頻波段也可應(yīng)用?？缛胄率兰o(jì)以來，高速大容量無線數(shù)據(jù)通信得到了空前的發(fā)展，個人用戶和家庭用戶數(shù)量的激增，各種無線設(shè)備智能化，小型化，隨之也帶來了許多問題。普通筆記本電腦、家庭級別的路由器和其他無線設(shè)備因為采用內(nèi)置天線，導(dǎo)致無線性能羸弱，而菱形天線帶寬寬，增益高，結(jié)構(gòu)簡單，深受廣大電子愛好者的喜愛。雙菱天線是在菱形天線的基礎(chǔ)上改良而成的，堆疊雙菱則是在雙菱天線的基礎(chǔ)上加上導(dǎo)頻器，比普通菱形和雙菱天線擁有更高的增益，更好的無線性能。下面我通過使用4nec2x這款天線仿真軟件對中心頻率在1200MHz的堆疊雙菱天線進(jìn)行仿真并優(yōu)化各參數(shù)從而獲得最佳天線性能。

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?Geometry(F3)ShowViewValidateCurrentsPar-fieldNear-^ield眩gm.PlotTheta:70 Akis:0.1mtr Phi:310天線模型建好后的結(jié)構(gòu)仿真圖。ShowFarfieldNearfieldCompareOpenPFPlotTot-gain[dBi]15Verticalplane1200MHz-60,Theta:70 Akis:0.1mtr Phi:310天線模型建好后的結(jié)構(gòu)仿真圖。ShowFarfieldNearfieldCompareOpenPFPlotTot-gain[dBi]15Verticalplane1200MHz-60,75■904575120135-15n^-_j1?死堆疊液蓋演示tut 一L-Phi=360 巾' -180150嵩 -126<dBi<9.9H銅gRnTh日￡0天線垂直輻射圖。天線輻射3D圖。回Ma?n[V5.7.&][F2]S3f|FileEditSettingsCalculateWindowShowRunHelp圜刪蜜天線輻射3D圖?；豈a?n[V5.7.&][F2]S3f|FileEditSettingsCalculateWindowShowRunHelp圜刪蜜|<8|鼬|畫圈念|團(tuán)喇?|R|何|舸1：②Filename 11?死堆疊液菱濮Voltage |2005+jOVFrequency|1200MhzWavelength|0.25mtrCurrent|0.05-j2.60AImpedance14+j749Parallelform4.e4Hj749S.W.R.50~807^Efficiencv | 亍麗~ 龍Radiat-eff. | joo~ 龍RDF[dB] | 9.48Seriescomp.0.177pFParallelcomp.0.177pFInputpower~wo-WStructureloss0WNetworkloss0WRadiat-power100WEnvironmentIFREESPACEComment|K.Outloading-time=0.07stoprfso-r360~count~tTstep555329startTheta5329startTheta|訂如Phi廠亍Patternlines/Evalsteps

天線模型參數(shù)，其中阻抗12歐姆，駐波比807,完全沒有使用價值。接下來對天線參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。我們選擇基于簡單遺傳算法（GA）的優(yōu)化方式。|OptimizeraridEvaluator(F12J[EvolveGAMin.Max.VariablesSelectedEH0.4L=0.03F22.5GO[EvolveGAMin.Max.VariablesSelectedEH0.4L=0.03F22.5GO-F=45L0.0150.3Ld=0.03Ld0.0150.3G=2.3e-3R5.e-42.e-3R=1.e-3H0.0150.3H=0.03Hd0.0150.3Hd=0.03RW0.10.4RW=0.2RH0-10.4RH=0.2 ILOptionSettingsFunctionWeightingfactors[FOM]in覽:SWRGainF/BF/R[ioo-[ioo~[o[o-i i'Surf-waveatdistance=Theta9090Phi360180Resolution伍 ded-Theto-0d-Phi00R-inX-inRad.[o[Too-[o-(1Km|Tot-gain〒|I-Freq-sweepFrequency|12OO^|UpdateNEC-fileExitShowLogIPlotresultCalculatedresults:DefaultChro'store-use[asCrossoverProb.MutationProb.Haltif[50-MutationOper.|Uniform 三|Max-generation|30Populationsize|30Crossover□per.|Blend-X AlphaSelection□per.|RuuI-血eelShowLogIPlotresultCalculatedresults:DefaultChro'store-use[asCrossoverProb.MutationProb.Haltif[50-MutationOper.|Uniform 三|Max-generation|30Populationsize|30Crossover□per.|Blend-X AlphaSelection□per.|RuuI-血eelI-Exponentialranking'Exponentiality'%same 兩Seedwithcurr-dataSavebestfileforlastgenerationsVariableValues:rrnrrr點擊start按鈕之后，計算機開始進(jìn)行運算，運算時間取決于所選變量的數(shù)量、變量的設(shè)定范圍和計算機性能。幾十分鐘后，該模型最佳參數(shù)已經(jīng)算出來。

從上圖列表中可以看出，經(jīng)過優(yōu)化后的天線性能得到了極大的提升，在駐波比SWRv1.4從上圖列表中可以看出，經(jīng)過優(yōu)化后的天線性能得到了極大的提升，在駐波比SWRv1.4為有效值的前提下天線增益最大達(dá)到17.29dBi。綜合各項參數(shù)，最終取SWR=1.253,Gain=15.78，—組數(shù)據(jù)，該組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的天線結(jié)構(gòu)為下圖中標(biāo)號為16-30數(shù)據(jù)。Run:13^0L|F|LU|R0.184965.0330.1341LdHdRW14-300.184965.0330.134115-300.184965.0330.134116-300.184965.0330.134117-160.184365.6340.186910-190.184365.9510.186319-19rd：i"84^、 「?0-190.184365.9510.1863?1-250.184365.3500.18710.184365.3500.1871?3-250.184365.3500.1871?4-250.184365.3500.18711.2e-41.2e-41.2e-41.2e-4H0.03890.03100.43130.50000.03890.03890.03890.0410.03960.03960.03540.03540.03540.0354RH0.03100.43130.500S0.03100.43130.500SRun:13^0L|F|LU|R0.184965.0330.1341LdHdRW14-300.184965.0330.134115-300.184965.0330.134116-300.184965.0330.134117-160.184365.6340.186910-190.184365.9510.186319-19rd：i"84^、 「?0-190.184365.9510.1863?1-250.184365.3500.18710.184365.3500.1871?3-250.184365.3500.1871?4-250.184365.3500.18711.2e-41.2e-41.2e-41.2e-4H0.03890.03100.43130.50000.03890.03890.03890.0410.03960.03960.03540.03540.03540.0354RH0.03100.43130.500S0.03100.43130.500S0.03100.43130.500S0.22340.3920.50320.23720.39050.50200.23720.39050.50200.12370.39040.50170.12370.39040.50170.12370.39040.50170.12370.39040.5017該天線3D輻射圖:FPSTri'sJbcF110354Vj~廠 廠 ^7~" 廠1T 三 1\廂l\ii _SL 3:E_j=x t-JiJrdBi17.816.515.113.612.110.48.646.74.562.19■0.5■3.E■102Fhjc|ColjAxisf0.2rntrTh出Phi|~86~[307zoomAxisGroundSurfacesIStructureTru已⑻zLdBi17.816