一种高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法，S1：获取低频天线在所需频段范围内的特性阻抗，并采样若干个频点及其对应的阻抗特性；S2：将若干个频点及其对应的阻抗特性分别代入ADS软件中仿真，得到各频点对应的天线阻抗模拟框图中电容、电感、电阻值；S3：将各频点频率值作为BP神经网络输入数据，各频点对应的电容、电感、电阻值作为输出数据，并以输出数据与对应频点天线阻抗模拟框图中电容、电感、电阻值之间的误差和为指标；S4：对BP神经网络进行训练，直到指标满足要求；S5：将训练好的BP神经网络嵌入FPGA中，并连接各个模块单元，构成宽带低频天线阻抗模拟器系统。本发明专利技术可以快速的在一段频率范围内模拟真实低频天线的阻抗特性。频天线的阻抗特性。频天线的阻抗特性。

【技术实现步骤摘要】
一种高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法


[0001]本专利技术涉及低频天线通信设备测试
，具体涉及一种高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法。

技术介绍

[0002]天线设备的测试对通信系统的稳定性至关重要，宽带低频天线就是把低频频段的电流信号转换为电磁波辐射到空间中。而低频频段的天线往往体积庞大且使用时需要场地架设，辐射出的电磁波还会对现场测试使用的电源，电脑等仪器设备带来干扰，这给天线的底部支撑电路如阻抗匹配网络的研制测试带来极大的不便。并且宽带低频天线由于体积和质量的约束，经常工作在电小天线状态，致使天线阻抗变化十分剧烈，而现有的天线阻抗模拟技术往往只是针对单一频点和较为简单的工作环境进行模拟，已经不能真实反映高动态环境中宽带低频天线的特性阻抗，且需要手动调节，无法满足快速模拟的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于BP神经网络的高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法，该阻抗模拟方法可以快速的在一段频率范围内模拟真实低频天线的阻抗特性，解决了现有天线阻抗模拟技术往往模拟带宽窄、模拟工作频率高、精度低、模拟工作环境简单、需手动调节的特点，并且该方法并不辐射电磁波，而是将电流信号转化为热能消耗，在研制宽带低频天线匹配网络的过程中无需架设体积庞大天线，这大大降低了天线系统的研发成本，方便研发人员开发，提高开发效率。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法，包括以下步骤：
[0006]S1：通过实测或仿真的方式获取低频天线在所需频段范围内的特性阻抗，所述的特性阻抗包括天线阻抗实部特性与天线阻抗虚部特性，并在所需频段范围内取若干个频点数据及其各频点对应的阻抗特性数据；
[0007]S2：将上述的若干个频点数据及其各频点对应的阻抗特性数据分别代入至ADS仿真软件中，并在ADS中搭好天线阻抗模拟框图，当每个频点频率值输入时，调整上述天线阻抗模拟框图的各元件参数，至使各频点天线阻抗模拟框图的输入阻抗等于各频点对应的低频天线阻抗特性数据，至此得到实际低频天线在各频点对应的等效天线阻抗模拟框图及其天线阻抗模拟框图中电容值、电感值、电阻值；
[0008]S3：将上述的各频点频率值作为BP神经网络输入数据，各频点对应所需的电容、电感、电阻值作为BP神经网络输出数据，并以所述的输出数据与对应频点天线阻抗模拟框图中电容值、电感值、电阻值之间的误差和为指标；
[0009]S4：利用S3中所述的输入数据与输出数据对所述的BP神经网络进行训练，所述的BP神经网络模型包括输入层、隐藏层、输出层，初始化所述输入层到所述隐藏层的权值、所述隐藏层到所述输出层的权值、所述输入层到所述隐藏层的阈值、所述隐藏层到所述输出
层的阈值；所述的输入数据输入所述的输入层，计算得到所述输出数据，根据所述输出数据和所述对应频点天线阻抗模拟框图中电容值、电感值、电阻值数据计算所述指标，判断所述指标是否满足要求，若不满足，则更新所述输入层到所述隐藏层的权值、所述隐藏层到所述输出层的权值、所述输入层到所述隐藏层的阈值、所述隐藏层到所述输出层的阈值，直至所述指标满足要求；
[0010]S5：将S4中训练好的BP神经网络嵌入FPGA中，当信号源向低频天线阻抗模拟器发送一定频率的信号时，频率计实时检测传输线上信号频率并将频率数值发送至FPGA中，便可快速得到低频天线阻抗模拟器在对应频率下所需元件参数，再由FPGA控制电容、电感、电阻矩阵的电子开关，使之达到低频天线阻抗模拟器在各频率下所需元件数值。
[0011]本专利技术的有益效果是：
[0012](1)本专利技术可在一段频率范围内真实反映宽带低频天线的阻抗特性，宽带低频天线阻抗模拟器的电容值、电感值、电阻值随频率变化而快速变化，因此在各个频点下具有高精度的拟合效果，研发人员可在无需更换设备的前提下在多个频点进行低频天线匹配网络的设计与测试，并且无需架设体积庞大的低频天线，降低研发成本，提高研发效率。
[0013](2)本专利技术实施过程中只需监测宽带低频天线阻抗模拟器的工作频率，将实时的工作频率输入已嵌入训练好的BP神经网络模型的FPGA控制系统中，便可快速得到天线阻抗模拟器在对应频率下所需元件参数，避免传统算法繁杂的迭代计算过程，对于FPGA控制系统的计算资源需求小，极大提高了宽带低频天线阻抗模拟器在高动态工作环境下的模拟速度与精度。
[0014](3)本专利技术考虑到了天线阻抗模拟器各元件参数随频率变化而变化所需时间的问题，即天线阻抗模拟器动态响应问题，因此引入了开关式电容、电感、电阻矩阵，各元件的引入由电子开关控制，大大缩短各元件参数变化所需时间，增强天线阻抗模拟器动态响应能力，提高了宽带低频天线阻抗模拟器对于工作在复杂环境中的宽带低频天线阻抗模拟能力，有更高的模拟精度和速度。
[0015](4)本专利技术可适用于多种高动态工作环境下低频天线阻抗的高精度，高速度的宽带模拟，通过调整BP神经网络的训练集，得到不同权值参数，使本专利技术具有更好的普适性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的流程图；
[0017]图2为天线阻抗模拟框图；
[0018]图3为BP神经网络训练图；
[0019]图4为宽带低频天线阻抗模拟器系统；
[0020]图5为数字式阻抗网络。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术技术方案，并不限于本专利技术。
[0022]本专利技术提供了一种高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法，流程如图1所示，包
括以下步骤：
[0023]S1：通过实测或仿真的方式获取低频天线在所需频段范围内的特性阻抗，所述的特性阻抗包括天线阻抗实部特性与天线阻抗虚部特性，并在所需频段范围内取若干个频点数据及其各频点对应的阻抗特性数据；
[0024]S2：将上述的若干个频点数据及其各频点对应的阻抗特性数据分别代入至ADS仿真软件中，并在ADS中搭好天线阻抗模拟框图，天线阻抗模拟框图如图2所示，当每个频点频率值输入时，调整上述天线阻抗模拟框图的各元件参数，至使各频点天线阻抗模拟框图的输入阻抗等于各频点对应的低频天线阻抗特性数据，至此得到实际低频天线在各频点对应的等效天线阻抗模拟框图及其天线阻抗模拟框图中电容值、电感值、电阻值；
[0025]S3：创建BP神经网络：将上述的各频点频率值作为BP神经网络输入数据，各频点对应所需的电容、电感、电阻值作为BP神经网络输出数据，并以所述的输出数据与对应频点天线阻抗模拟框图中电容值、电感值、电阻值之间的误差和为指标，使低频天线阻抗模拟器在一段频率范围内能代表实际低频天线的阻抗特性，提高了低频天线阻抗模拟器在一段频率范围内对实际低频天线的阻抗特性的模拟精度。现有的天线阻抗模拟器技术在系统运行的过程中电容值、电感值、电阻值往往并不能随着输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高动态环境中宽带低频天线阻抗模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过实测或仿真的方式获取低频天线在所需频段范围内的特性阻抗，所述的特性阻抗包括天线阻抗实部特性与天线阻抗虚部特性，并在所需频段范围内取若干个频点数据及其各频点对应的阻抗特性数据；S2：将上述的若干个频点数据及其各频点对应的阻抗特性数据分别代入至ADS仿真软件中，并在ADS中搭好天线阻抗模拟框图，当每个频点频率值输入时，调整上述天线阻抗模拟框图的各元件参数，至使各频点天线阻抗模拟框图的输入阻抗等于各频点对应的低频天线阻抗特性数据，至此得到实际低频天线在各频点对应的等效天线阻抗模拟框图及其天线阻抗模拟框图中电容值、电感值、电阻值；S3：将上述的各频点频率值作为BP神经网络输入数据，各频点对应所需的电容、电感、电阻值作为BP神经网络输出数据，并以所述的输出数据与对应频点天线阻抗模拟框图中电容值、电感值、电阻值之间的误差和为指标；S4：利用S3中所述的输入数据与输出数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐荣欣，章子鹏，袁凯，赵滋阳，陈珊，邓晓华，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：