專利名稱:超材料單元結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及超材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域,特別是涉及超材料單元結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
背景技術(shù):
超材料是一種人工電磁材料,一般是通過設(shè)計(jì)和加工超材料單元結(jié)構(gòu)體的方法來實(shí)現(xiàn)不同超材料的特定電磁或者聲納響應(yīng)特性。因此,超材料單元結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)在超材料設(shè)計(jì)中具有重要作用,往往通過建模設(shè)計(jì)成千上萬個(gè)相互不同的超材料單元結(jié)構(gòu)體并按照合理的排布組成一個(gè)具有特殊功能性的超材料器件。一種超材料單元結(jié)構(gòu)體可能包含多個(gè)屬性參數(shù),例如長、寬、厚度、介電常數(shù)、材料材質(zhì)等屬性參數(shù),因此該超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)參數(shù)同樣是多維的,每改變其中的一個(gè)屬性參數(shù),都將影響超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性。傳統(tǒng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法是,由人工逐一改變超材料單元結(jié)構(gòu)體的屬性參數(shù),測試某一頻率的電磁信號(hào)通過該結(jié)構(gòu)體的響應(yīng)特性,并與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性進(jìn)行對(duì)t匕,如此不斷循環(huán),最終找到與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性最為相近的單元結(jié)構(gòu)體屬性參數(shù)。例如,在圖1所示的傳統(tǒng)超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)流程中,在Sll步驟中通過人工調(diào)整改變超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù),如長度、寬度等屬性參數(shù),微調(diào)單位可能達(dá)到毫米級(jí),甚至微米級(jí)、納米級(jí),因此人工工作量相當(dāng)大。如果再考慮調(diào)整改變單元結(jié)構(gòu)體的介電常數(shù)、材料材質(zhì)等屬性參數(shù),則進(jìn)一步增加了設(shè)計(jì)超材料單元結(jié)構(gòu)體的工作量。另外,在超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)流程中對(duì)超材料單元結(jié)構(gòu)體的屬性參數(shù)的調(diào)整改變,應(yīng)該向著設(shè)計(jì)目標(biāo)的方向不斷收斂接近,特別是在超材料單元結(jié)構(gòu)體的屬性參數(shù)較多時(shí),如果不進(jìn)行這種處理將會(huì)使超材料單元結(jié)構(gòu)體參數(shù)的調(diào)整改變具有盲目性,同樣也會(huì)帶來工作量的增加。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種超材料單元結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)系統(tǒng),針對(duì)超材料單元結(jié)構(gòu)體的多種屬性參數(shù),能夠進(jìn)行快速地收斂調(diào)整,使得最終確定的屬性參數(shù)所對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體具有的電磁響應(yīng)特性與設(shè)計(jì)目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最為接近。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供的一種超材料單元結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例,其技術(shù)方案包括:轉(zhuǎn)移步驟,由該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集轉(zhuǎn)移變換得到該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集;選擇步驟,對(duì)該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集和該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集做收斂選擇,得到該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集;比較步驟,將由該第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的該超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性進(jìn)行對(duì)比,若由該第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的該超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最接近,則該第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的該超材料單元結(jié)構(gòu)體即為符合設(shè)計(jì)要求的超材料單元結(jié)構(gòu)體,否則將該第三參數(shù)集作為該超材料單元結(jié)構(gòu)體的新的第一參數(shù)集返回到該轉(zhuǎn)移步驟中,并重復(fù)進(jìn)行上述各步驟。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,在該轉(zhuǎn)移步驟中,通過對(duì)稱的概率轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)現(xiàn)該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,在該選擇步驟中進(jìn)行收斂選擇的方法是:首先,從均勻分布U Uniform
中抽樣得到一個(gè)抽樣值,然后用該第二參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性除以該第一參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性,得到一個(gè)比值,若該比值大于或等于該抽樣值,則選擇該第二參數(shù)集為第三參數(shù)集,否則,若該比值小于該抽樣值,則選擇該第一參數(shù)集為第三參數(shù)集。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最接近是通過設(shè)定自定義函數(shù)以及閥值來確定的,若函數(shù)值小于閾值,即認(rèn)為是相同或最接近。本發(fā)明還提供一種超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)系統(tǒng),該設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括:轉(zhuǎn)移單元,用于完成該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換;選擇單元,用于對(duì)該轉(zhuǎn)移單元輸出的該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集和該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集做收斂選擇,得到該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集;比較單元,用于將該選擇單元輸出的該第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的該超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性,與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性進(jìn)行比較,若該第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的該超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與該目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最接近,則該第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的該超材料單元結(jié)構(gòu)體即為符合設(shè)計(jì)要求的超材料單元結(jié)構(gòu)體,否則,將該第三參數(shù)集作為該超材料單元結(jié)構(gòu)體的新的第一參數(shù)集返回到該轉(zhuǎn)移單元中,并在上述各單元中重復(fù)進(jìn)行運(yùn)算。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,在該轉(zhuǎn)移單元中,該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換處理是通過對(duì)稱的概率轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,在該選擇單元中,對(duì)該第一參數(shù)集和該第二參數(shù)集進(jìn)行收斂選擇的方法是:首先,從均勻分布U Uniform
中抽樣得到一個(gè)抽樣值,然后用該第二參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性除以該第一參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性,得到一個(gè)比值,若該比值大于或等于該抽樣值,則選擇該第二參數(shù)集為第三參數(shù)集,否則,若該比值小于該抽樣值,則選擇該第一參數(shù)集為第三參數(shù)集。本發(fā)明的有益效果是:提供了一種快速、便利的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)系統(tǒng),降低了超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度,提高了設(shè)計(jì)效率,有利于超材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì)流程示意圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì)流程示意圖;和圖3是本發(fā)明超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)施例的模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法的一個(gè)實(shí)施例設(shè)計(jì)流程示意圖。其中,在Sll步驟中對(duì)超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整既可以是對(duì)超材料單元結(jié)構(gòu)體的一個(gè)參數(shù)進(jìn)行改變,也可以是對(duì)超材料單元結(jié)構(gòu)體的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行改變,這種調(diào)整變化是由人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。S12步驟對(duì)從Sll步驟中經(jīng)過參數(shù)調(diào)整的超材料單元結(jié)構(gòu)體進(jìn)行計(jì)算,得到其電磁響應(yīng)特性,然后在S13步驟中與設(shè)計(jì)目標(biāo)電磁響應(yīng)特性進(jìn)行比較,在S14步驟中對(duì)S13步驟中的比較結(jié)果進(jìn)行選擇,若接近目標(biāo)電磁響應(yīng)特性則在S15步驟中結(jié)束設(shè)計(jì)過程,否則返回到Sll步驟中,重新調(diào)整超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù),再次進(jìn)行比較選擇,直至接近目標(biāo)電磁響應(yīng)特性。在該實(shí)施例中,不能保證每次的調(diào)整變化得到的單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)都優(yōu)于之前進(jìn)行的調(diào)整變化。由于超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性是由多種屬性參數(shù)決定的,為便于說明,這里把超材料單元結(jié)構(gòu)體多個(gè)屬性參數(shù)集合在一起,稱之為超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)集,例如超材料單元結(jié)構(gòu)體參數(shù)集是其長度、寬度、厚度、介電常數(shù)、材料材質(zhì)等屬性參數(shù)的集合。在這里用X表示超材料單元結(jié)構(gòu)體參數(shù)集,定義X= (X1, X2,..., xn),其中X1, X2,...,xn表示超材料單元結(jié)構(gòu)體的η個(gè)屬性參數(shù),每個(gè)屬性參數(shù)可以取不同的參數(shù)值,為了區(qū)分這些取不同參數(shù)值的參數(shù)集,可以用第一參數(shù)集、第二參數(shù)集、第三參數(shù)集...進(jìn)行區(qū)分表示。另外,由于超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性是由其參數(shù)集決定的,因此可以將超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性作為超材料單元結(jié)構(gòu)體參數(shù)集的函數(shù),定義G(X)為超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性。圖2是本發(fā)明超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例設(shè)計(jì)流程示意圖。該設(shè)計(jì)方法主要包括轉(zhuǎn)移步驟S21、選擇步驟S22以及比較步驟S23。在轉(zhuǎn)移步驟S21中,首先得到超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集XI,Xl = (χη,X12,..., Xln),其中X11, X12,...,Xln表示第一參數(shù)集Xl中的各個(gè)屬性參數(shù)值,這些參數(shù)值的初始值是估計(jì)值,即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到的參數(shù)值,在隨后的設(shè)計(jì)過程中,第一參數(shù)集Xl中的參數(shù)值則通過隨后的比較步驟S23不斷進(jìn)行更新。接著,對(duì)第一參數(shù)集Xl中的各屬性參數(shù)值進(jìn)行隨機(jī)變化處理,轉(zhuǎn)移得到該超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集Χ2,Χ2 = (x21, X22,
x2n),作為一種優(yōu)選實(shí)施方式,這種通過隨機(jī)變化轉(zhuǎn)移得到的第二參數(shù)集Χ2是根據(jù)對(duì)稱的概率轉(zhuǎn)移函數(shù),即建議函數(shù)T (XI,Χ2)從Xl轉(zhuǎn)移得到的,其中T (XI,Χ2) =Τ(Χ2,Χ1)。其中,建議函數(shù)Τ(Χ1,Χ2)是一個(gè)以Χ2為變量的概率密度函數(shù),表征的是從當(dāng)前位置Xl跳轉(zhuǎn)到Χ2位置處的概率密度。通過該函數(shù)可算出任意Χ2所對(duì)應(yīng)的概率密度值,這個(gè)值越大,代表跳轉(zhuǎn)到Χ2處的幾率越大。在接下來的選擇步驟S22中,對(duì)上述轉(zhuǎn)移步驟S21中的第一參數(shù)集Xl和第二參數(shù)集Χ2進(jìn)行收斂選擇,進(jìn)而得到第三參數(shù)集Χ3,即Χ3 = Xl或者Χ3 = Χ2。這種收斂選擇的目的,是使得要設(shè)計(jì)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)集所對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性不斷向著接近目標(biāo)電磁響應(yīng)特性的方向變化,這樣以來,通過選擇得到的第三參數(shù)集Χ3的可選范圍將不斷縮小,以保證超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)集不斷進(jìn)行收斂變化而接近設(shè)計(jì)目標(biāo)。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式,對(duì)第一參數(shù)集Xl和第二參數(shù)集X2進(jìn)行收斂選擇的方法是:首先從均勻分布U Uniform [O, I]中抽樣得到一個(gè)抽樣值U1,然后用超材料單元結(jié)構(gòu)體第二參數(shù)集X2對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性G (X2)除以超材料單元結(jié)構(gòu)體第一參數(shù)集Xl對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性G(Xl),即G (X2) /G(Xl),再將 G (X2) /G (Xl)與 Ul 進(jìn)行比較,若 Ul 彡 G (X2) /G(Xl),則 X3 = X2,否則若Ul > G (X2) /G (Xl),則 X3 = Xl。當(dāng)?shù)玫匠牧蠁卧Y(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集X3后,在比較步驟S23中,比較超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集X3對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性,若第三參數(shù)集X3對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性最為接近或相同,則將該第三參數(shù)集X3所確定的超材料單元結(jié)構(gòu)體作為最終滿足設(shè)計(jì)要求的超材料單元結(jié)構(gòu)體,否則將選擇步驟S22得到的超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集X3作為超材料單元結(jié)構(gòu)體新的第一參數(shù)集Xl返回到轉(zhuǎn)移步驟S21,并重復(fù)進(jìn)行以上各步驟。其中,關(guān)于第三參數(shù)集X3對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性接近的判斷方法可以通過定義評(píng)價(jià)函數(shù)的方法來進(jìn)行,并用評(píng)價(jià)函數(shù)值反映特性的接近程度,例如評(píng)價(jià)函數(shù)值越大表明越接近設(shè)計(jì)要求,這樣,經(jīng)過多次選擇和比較后,可以得到評(píng)價(jià)函數(shù)值中的最大值,該最大值所對(duì)應(yīng)的參數(shù)集即是最為接近設(shè)計(jì)要求的超材料單元結(jié)構(gòu)體的參數(shù)集,而由該參數(shù)集對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性就是與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性最為接近的電磁響應(yīng)特性。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最接近是通過設(shè)定自定義函數(shù)以及閥值來確定的,若函數(shù)值小于閾值,即認(rèn)為是相同或最接近。以上設(shè)計(jì)方法主要是利用對(duì)稱建議函數(shù)T (XI,X2)對(duì)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)合理的轉(zhuǎn)移,然后利用接受-拒絕規(guī)則來縮小狀態(tài)空間,本實(shí)施例用來尋找最優(yōu)的單元結(jié)構(gòu)參數(shù)?!敖邮?拒絕規(guī)則”是指相應(yīng)的約束條件,當(dāng)跳轉(zhuǎn) 到的新位置滿足這些條件時(shí)即接受,否則拒絕。U Uniform
代表U是從區(qū)間
內(nèi)均勻的隨機(jī)的抽取一個(gè)值。該設(shè)計(jì)方法所具體采用的數(shù)學(xué)算法為Metropolis算法。圖3是本發(fā)明超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施例。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)移單元31,選擇單元32和比較單元33。轉(zhuǎn)移單元31用于完成超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換;選擇單元32則對(duì)轉(zhuǎn)移單元31輸出的第一參數(shù)集和第二參數(shù)集進(jìn)行收斂選擇,得到超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集;在比較單元33中,則對(duì)選擇單元32輸出的超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集計(jì)算其電磁響應(yīng)特性,并與設(shè)計(jì)目標(biāo)電磁響應(yīng)特性進(jìn)行比較運(yùn)算,若第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性最接近或相同,則將該第三參數(shù)集所對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體作為最終滿足設(shè)計(jì)要求的超材料單元結(jié)構(gòu)體,否則將該第三參數(shù)集作為超材料單元結(jié)構(gòu)體新的第一參數(shù)集返回輸入到轉(zhuǎn)移單元31中,并在上述各單元中進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式,在轉(zhuǎn)移單元31中,超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換處理是通過對(duì)稱的概率轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式,在該選擇單元32中,對(duì)該第一參數(shù)集和該第二參數(shù)集進(jìn)行收斂選擇的方法是:首先,從均勻分布U Uniform
中抽樣得到一個(gè)抽樣值,然后用該第二參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性除以該第一參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性,得到一個(gè)比值,若該比值大于或等于該抽樣值,則選擇該第二參數(shù)集為第三參數(shù)集,否則,若該比值小于該抽樣值,則選擇該第一參數(shù)集為第三參數(shù)集。下文再介紹一個(gè)本發(fā)明超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法的實(shí)例:第一步:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置某單元結(jié)構(gòu)體的屬性參數(shù)Pi ;第二步:使用某一頻率fi測試該單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性函數(shù)G’ ;第三步:比較其電磁響應(yīng)函數(shù)G’與目標(biāo)電磁響應(yīng)函數(shù)G是否相近;第四步:采用Metropolis算法調(diào)整單元結(jié)構(gòu)體屬性參數(shù)Pi,直到其電磁響應(yīng)函數(shù)G’與目標(biāo)電磁響應(yīng)函數(shù)G相同或相近為止。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法,所述超材料單元結(jié)構(gòu)體包括第一參數(shù)集,其特征在于,所述設(shè)計(jì)方法包括: 轉(zhuǎn)移步驟,由所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集轉(zhuǎn)移變換得到所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集; 選擇步驟,對(duì)所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集和所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集做收斂選擇,得到所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集; 比較步驟,將由所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性進(jìn)行對(duì)比,若由所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最接近,則所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體即為符合設(shè)計(jì)要求的超材料單元結(jié)構(gòu)體,否則將所述第三參數(shù)集作為所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的新的第一參數(shù)集返回到所述轉(zhuǎn)移步驟中,并重復(fù)進(jìn)行上述各步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法,其特征在于:所述第一、第二和第三參數(shù)集包括所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的長度、寬度、厚度、介電常數(shù)、材料材質(zhì)中的至少一種屬性參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法,其特征在于:在所述轉(zhuǎn)移步驟中,通過對(duì)稱的概率轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)現(xiàn)所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法,其特征在于:在所述選擇步驟中,所述收斂選擇的方法是:首先,從均勻分布U Uniform
中抽樣得到一個(gè)抽樣值,然后用所述第二參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性除以所述第一參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性,得到一個(gè)比值,若所述比值大于或等于所述抽樣值,則選擇所述第二參數(shù)集為所述第三參數(shù)集,否則,若所述比值小于所述抽樣值,則選擇所述第一參數(shù)集為所述第三參數(shù)集。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法,其特征在于:所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最接近是通過設(shè)定自定義函數(shù)以及閥值來確定的,若函數(shù)值小于閾值,即認(rèn)為是相同或最接近。
6.一種超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)系統(tǒng),所述超材料單元結(jié)構(gòu)體包括第一參數(shù)集,其特征在于,所述設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括: 轉(zhuǎn)移單元,用于完成所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換; 選擇單元,用于對(duì)所述轉(zhuǎn)移單元輸出的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集和所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集做收斂選擇,得到所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第三參數(shù)集; 比較單元,用于將所述選擇單元輸出的所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性,與目標(biāo)電磁響應(yīng)特性進(jìn)行比較,若所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性與所述目標(biāo)電磁響應(yīng)特性相同或最接近,則所述第三參數(shù)集對(duì)應(yīng)的所述超材料單元結(jié)構(gòu)體即為符合設(shè)計(jì)要求的超材料單元結(jié)構(gòu)體,否則,將所述第三參數(shù)集作為所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的新的第一參數(shù)集返回到所述轉(zhuǎn)移單元中,并在上述各單元中重復(fù)進(jìn)行運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)系統(tǒng),其特征在于:在所述轉(zhuǎn)移單元中,所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第一參數(shù)集到所述超材料單元結(jié)構(gòu)體的第二參數(shù)集的轉(zhuǎn)移變換處理是通過對(duì)稱的概率轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)系統(tǒng),其特征在于:在所述選擇單元中,所述收斂選擇的方法是:首先,從均勻分布U Uniform
中抽樣得到一個(gè)抽樣值,然后用所述第二參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性除以所述第一參數(shù)集對(duì)應(yīng)的超材料單元結(jié)構(gòu)體的電磁響應(yīng)特性,得到一個(gè)比值,若所述比值大于或等于所述抽樣值,則選擇所述第二參數(shù)集為所述第三參數(shù)集,否則,若所述比值小于所述抽樣值,則選擇所述第一參數(shù)集為所述第 三參數(shù)集。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)方法。該方法包括轉(zhuǎn)移步驟、選擇步驟以及比較步驟,通過以上步驟,本發(fā)明能夠?qū)Τ牧蠁卧Y(jié)構(gòu)體的多個(gè)屬性參數(shù)進(jìn)行收斂選擇,最終得到接近目標(biāo)電磁響應(yīng)特性的超材料單元結(jié)構(gòu)體。該設(shè)計(jì)方法快速、便利,降低了超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度,提高了設(shè)計(jì)效率,有利于超材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本發(fā)明還公開了一種超材料單元結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103093010SQ20111033826
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 劉斌, 陳亮 申請(qǐng)人:深圳光啟高等理工研究院