43、宽带天线与八木 - 宇田天线设计：基于差分进化算法的优化方案

宽带天线与八木 - 宇田天线设计：基于差分进化算法的优化方案

1. 宽带天线设计

在当今的通信领域，宽带天线的设计至关重要。为了实现高效的宽带天线，我们需要将天线设计转化为数学上的约束优化问题（COP）。

1.1 巴伦结构参数

巴伦在天线中起着馈电和阻抗匹配的重要作用，其结构参数如下表所示：
| 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 天线要求

我们的目标是设计一款宽带天线，其具体要求如下：
| 参数 | 要求 |
| ---- | ---- |
| 频率 | 2.7 GHz 至 6.3 GHz |
| 电压驻波比（VSWR） | ≤2 |
| 轴比（AR） | ≤3 dB |
| 增益 | ≥3 dB；最大增益 ≥6 dB |
| 方向图范围 | 0° ≤ φ ≤ 360°；35° ≤ θ ≤ 35° |
| 尺寸 | 60 mm × 60 mm × 30 mm |

1.3 解向量与解空间

为了对天线进行优化，我们将一些参数设置为可优化变量，包括 ratio hn、balun ax、balun bx 和 balun cx。解向量 x 由这些变量组成，其范围如下：
- 0.5 ≤ ratio h(n) ≤ 1.5