[發(fā)明專利]基于支持向量機的夾層微帶天線結(jié)構(gòu)設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310244778.2
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103336862A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 黃進;章丹;周金柱;宋立偉;郭冬來
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H01Q9/04;H01Q13/08
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

1.基于支持向量機的夾層微帶天線結(jié)構(gòu)設計方法，其特征是：至少包括如下步驟：

步驟101：改變蜂窩夾層微帶天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)X，通過實測和電磁場有限元仿真得到與之對應的蜂窩夾層微帶天線電性能指標數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)樣本集R；

步驟102：對步驟101獲得的數(shù)據(jù)樣本集R進行歸一化處理，并把歸一化數(shù)據(jù)分成訓練數(shù)據(jù)樣本T和檢驗數(shù)據(jù)樣本v；

步驟103：根據(jù)步驟102中獲得的數(shù)據(jù)樣本T進行支持向量機建模；用表示核函數(shù)，選擇支持向量機懲罰系數(shù)C，松弛變量ξ_i和核函數(shù)參數(shù)K；

步驟104：利用支持向量機建立電性能指標Y與夾層微帶天線結(jié)構(gòu)參數(shù)X的預測模型；

在步驟103的基礎上，根據(jù)步驟102獲得的訓練樣本數(shù)據(jù)T，運用支持向量機建立夾層微帶天線的電性能指標Y與結(jié)構(gòu)參數(shù)X的預測模型；根據(jù)支持向量機數(shù)據(jù)建模原理，已知一個具有l(wèi)個訓練樣本的訓練集為T＝{(X_i，Y_i)，X_i∈Rⁿ，i＝1，...，l}，其中，X_i∈Rⁿ是第i個輸入訓練數(shù)據(jù)，Y_i∈R對應X_i的觀測結(jié)果，那么利用支持向量機數(shù)據(jù)建模可以得到如下形式的數(shù)據(jù)模型：

Y=f(X)=Σi=1lαiK(X,Xi)+b---(3)]]>

式中的參數(shù)α_i，b是待求解的參數(shù)，它們由求解下面的最優(yōu)化問題得到：

MinW,b,ξ(*)12||W||2+CΣi=1l(ξi+ξi*)]]>

s.t.((W.X_i)+b)-Y_i≤ε+ξ_i，i＝1，...，l

Yi-((W.Xi)+b)≤ϵ+ξi*,i=1,...l]]>

ξi(*)≥0,i=1,...,l]]>

也就是求解下面的最優(yōu)化問題

α(*)∈R2lMin12Σi,j=1l(αi*-αi)(αj*-αj)(Xi.Xj)+ϵΣi=1l(αi*+αi)]]>

-Σi=1lYi(αi*-αi)]]>

s.t.Σi=1l(αi*-αi)=0]]>

0≤αi*≤C,i=1,...,l]]>

利用上面的方法以及步驟102獲得的訓練樣本T，建立夾層微帶天線電性能指標Y與天線結(jié)構(gòu)參數(shù)X之間的模型：

Y=f(X)=Σi=1lαiK(X,Xi)+b---(4)]]>

具體來說，這種形式的模型包括下面5個：

G=f₁(a，b，H，Hf，Hm)

VSWR＝f₂(a，b，H，Hf，Hm)

BW＝f₃(a，b，H，Hf，Hm)

LSLL=f₄(a，b，H，Hf，Hm)

RSLL＝f₅(a，b，H，Hf，Hm)

式中，函數(shù)f₁，f₂，f₃，f₄，f₅是通過支持向量機數(shù)據(jù)建模得到的；它們分別表示了夾層微帶天線結(jié)構(gòu)參數(shù)X＝(a，b，H，Hf，Hm)，其中a，b分別表示微帶貼片的寬和長，H，Hf，Hm分別表示介質(zhì)板厚度，蜂窩高度和蒙皮厚度與增益G，駐波比VSWR，波束寬度β，左第一副瓣LSLL和右第一副瓣RSLL之間的定量關系模型；

步驟105：利用檢驗數(shù)據(jù)樣本驗證模型的正確性；

步驟106：檢驗建立的夾層微帶天線結(jié)構(gòu)參數(shù)與電性能指標的模型是否滿足要求，如果模型的預測的電性能與夾層微帶天線的實際的電性能之間的誤差在15%以內(nèi)，則進行步驟107，否則返回到步驟103；

步驟107：建立夾層微帶天線的預測模型；

步驟108：夾層微帶天線的力學性能設計指標給定的最大的變形量為[v]、最大許應應力為[σ]和最大剪切應力為[τ]；利用有限元分析軟件建立該蜂窩夾層微帶天線的參數(shù)化模型，微帶天線的寬度a和長度b對共形天線的力學性能影響可以忽略，所以蜂窩夾層微帶天線的參數(shù)化模型中的參數(shù)化變量為介質(zhì)板厚度H，蜂窩高度Hf，蒙皮厚度Hm；用有限元分析軟件分析得到在夾層微帶天線結(jié)構(gòu)參數(shù)為X時的最大變形量為v_max、最大許應應力σ_max和最大剪切應力為τ_max；

步驟109：建立夾層微帶天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模型，該優(yōu)化模型以電性能最優(yōu)為目標，以力學性能為約束，計算得到夾層微帶天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)X_zy；

步驟110：將步驟109得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)X_zy代入到預測模型即公式(6)中，預測出夾層微帶天線的電性能；

步驟111：檢驗預測出來的夾層微帶天線電性能是否滿足我們所需要的各個電性能要求；如果電性能有不滿足要求的，則返回步驟109，重新建立優(yōu)化模型進行優(yōu)化；若都滿足要求，則往下進行步驟112；

步驟112：得到了我們需要的夾層微帶天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸X。