43、宽带天线与八木 - 宇田天线设计优化

宽带天线与八木 - 宇田天线设计优化

在当今的通信领域，天线的性能直接影响着信号的传输和接收质量。为了满足不同场景下的通信需求，设计出高性能的天线至关重要。本文将介绍宽带天线和八木 - 宇田天线的设计优化方法，通过将天线设计转化为约束优化问题（COP），并使用差分进化算法（DE）进行求解，以实现天线性能的提升。

1. 宽带天线设计

1.1 巴伦结构参数

巴伦是天线中用于馈电和阻抗匹配的重要部分，其结构参数对天线性能有重要影响。以下是巴伦的结构参数：
| 参数 | 值 |
| ---- | ---- |
| 厚度（balun th） | 1 mm |
| 底边长度（balun a1） | 20 mm |
| 顶边长度（balun b1） | 2 mm |
| 巴伦高度（balun h） | 25 mm |

1.2 将天线设计转化为 COP

为了对天线进行优化，需要将天线设计问题转化为数学上的约束优化问题。
- 天线要求 ：设计一个宽带天线，具体要求如下表所示：
| 参数 | 要求 |
| ---- | ---- |
| 频率 | 2.7 GHz 至 6.3 GHz |
| VSWR | ≤2 |
| 轴比（AR） | ≤3 dB |
| 增益 | ≥3 dB；Gainmax ≥6 dB |
| 方向图范围 | 0° ≤ φ ≤ 360°；35° ≤ θ ≤ 35° |
| 尺寸 | 60 mm × 60 mm × 30 mm |
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