基于KNN和ANN算法的微带天线尺寸优化方法
作者:
作者单位:

1.昆明理工大学,云南省计算机技术应用重点实验室,云南 昆明 650500;2.昆明理工大学,信息工程与自动化学院,云南 昆明 650500;3.昆明理工大学,研究生院,云南 昆明 650500

作者简介:

窦江玲(1985-),女,博士,讲师,主要研究方向为微波毫米波器件、天线设计与优化.email:jianglingdou@ kust.edu.cn.
李聃(1999-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为人工智能辅助天线设计与优化.
宋健(1987-),男,博士,讲师,主要研究方向为智能通信系统.
王青旺(1992-),男,博士,教授,主要研究方向为人工智能、可解释多模融合智能认知等.
沈 韬(1984-),男,博士,教授,主要研究方向为人工智能、智能感知与计算、区块链与工业互联网等.

通讯作者:

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(61971208);云南省万人计划青年拔尖人才资助项目(201873);云南省基础研究计划资助项目(202401AT070351;202301AV070003);云南省计算机技术应用重点实验室开放基金资助项目(2022202)

伦理声明:



Microstrip antenna size optimization method based on KNN and ANN algorithms
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

1.Yunnan Key Laboratory of Computer Technologies Application, Kunming University of Science and Technology,Kunming Yunan 650500,China;2.School of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology,Kunming Yunan 650500,China;3.Graduate School, Kunming University of Science and Technology,Kunming Yunan 650500,China

Funding:

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    摘要:

    为解决传统天线优化复杂度较高的问题,提出一种基于K-最近邻(KNN)算法和人工神经网络(ANN)算法的微带天线尺寸优化方法。该方法通过分析天线表面电流分布,将高敏感度参数设置为变量,低敏感度参数设置为常量,利用KNN和ANN对天线的尺寸参数进行优化,最终实现宽带性能的提升。为验证优化算法的有效性,加工了两款天线进行测试。结果表明,与传统天线设计方法相比,KNN和ANN算法使天线的阻抗带宽分别提高了20.8%和18.4%。其中,ANN算法在训练阶段耗时较长,但其阻抗匹配特性在多个频段上表现出显著改进。

    Abstract:

    A microstrip antenna size optimization method based on K-Nearest Neighbors(KNN) and Artificial Neural Network(ANN) algorithms is proposed to solve the problem of high optimization complexity of traditional antennas. By analyzing the surface current distribution of the antenna, high-sensitivity parameters are set as variables, while low-sensitivity parameters are set as constants. The KNN algorithm and ANN algorithm are then utilized to optimize the size parameters of the antenna, ultimately enhancing broadband performance. To validate the effectiveness of the optimization algorithms, two antennas were fabricated and tested. The results indicate that compared to traditional antenna design methods, the KNN and ANN algorithms increase the impedance bandwidth by 20.8% and 18.4%, respectively. Although the ANN algorithm requires longer training time, it demonstrates significant improvements in impedance matching across multiple frequency bands.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

窦江玲,李聃,宋健,王青旺,沈韬.基于KNN和ANN算法的微带天线尺寸优化方法[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(1):61~65

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  • 收稿日期:2024-08-26
  • 最后修改日期:2024-10-18
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  • 在线发布日期: 2025-02-17
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