天线作为无线通信系统末端的电信号与空间电磁信号的转化设备,它的性能直接影响着信息传递的质量。现代通信系统对宽带天线的需求日益迫切,但人工优化天线性能始终存在着过程冗余、效率低下等问题。随着人工智能的迅速发展,利用代理模型预测天线结构与性能之间高度非线性关系,减少电磁仿真软件调用次数,再结合智能寻优算法实现天线优化设计,提高天线的仿真速度及优化效率,将成为解决目前天线设计中人工优化效率低下问题的重要方法。本文首先利用人工智能方法实现八木天线的优化设计,然后打破常规天线优化思维,利用人工智能方法对未定结构共面天线进行优化设计,最后设计开发了一个基于人工智能方法的天线优化设计应用软件平台,完成了算法创新和工程应用实现。本论文的具体研究内容分为三部分:(1)提出基于XGBoost回归代理模型和PSO算法实现八木天线的优化设计方案,利用人工智能的方法优化定型类天线的结构参数。方案首先根据八木天线的结构特点仿真算例数据,然后利用仿真数据训练XGBoost回归代理模型,实验测试该模型的平均均方误差为3.20,低于同类回归代理模型,性能良好可用。然后设计PSO算法,包括优化目标和重要参数。最后基于设计完成的XGBoost回归代理模型和PSO算法实现预定优化目标的八木天线的结构参数寻优,实验最终优化生成的八木天线性能完全满足预定要求,其在10.29GHz处回波损耗达到-49.003dB,实现9.65GHz-11.72GHz内20.12%的相对带宽,实现宽带特性。(2)提出基于XGBoost分类代理模型和VPSO算法的未定结构共面天线优化设计方案,利用人工智能方法依据目标函数自行设计满足要求的天线结构。方案首先通过网格划分将天线贴片离散成为8乘7的正方形小单元,每个小单元格具有0/1两种状态。基于天线特征仿真算例数据,训练XGBoost分类代理模型,实验测试该模型的准确率为92.90%,高于同类分类代理模型,满足性能要求。然后设计VPSO算法,提出算法的优化目标函数,设置重要参数及位置转化函数。最后,基于设计完成的XGBoost分类代理模型和VPSO算法实现预定优化目标的天线结构寻优,实验优化结果表明,方案自动生成的天线结构完全满足预定目标,该天线在5.44GHz谐振处的回波损耗达到-32.46dB,4.11GHz-5.80GHz的工作频段相对带宽达到31.07%,满足宽带通信要求。(3)搭建天线优化设计平台,平台的核心模块包括前台展示的参数设置、文件管理及优化显示模块和后台服务的优化算法、模型训练及联合仿真模块。软件平台的搭建有助于人工智能方法优化天线过程的可视化展现,更加清晰地呈现天线优化流程及功能,方便工程人员使用本论文设计的方法。八木天线和未定结构共面天线的优化结果表明,本文提出的方案在天线的智能设计和高效优化上具有良好性能,为天线的智能化优化设计提供前沿性和实用性的参考。