[发明专利]获得人工电磁材料结构单元电磁特性曲线的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，特别是涉及获得人工电磁材料结构单元电磁特性曲线的方法及其装置。

背景技术

针对人工电磁材料结构单元电磁特性的数学描述是人工电磁材料自动化设计过程中不可或缺的一个重要环节，其中一种数学描述方法是采用形成响应曲线的方式来实现。

上述采用形成响应曲线的数学描述方法，通常先对响应曲线进行分段，用M来表示分的段数；然后逐段利用三次样条模型来拟合，分段效果示意图如图1所示，对所考虑的频率段(横轴)划分了7等分L1-L7，即M＝7。这种简单分段的方法很难确定恰当的分段段数M，而且对于某一局部段，如图1中的L5，较难找到恰当的三次样条模型来进行拟合。

如前所述，目前对人工电磁材料的研究和设计尚停留在凭经验手工调节和设计的阶段，缺乏标准化的电磁特性数学描述方法，阻碍了人工电磁材料的大规模设计和产业化应用。针对人工电磁材料结构单元电磁特性的标准化数学描述方案是目前国际上一个亟需解决的难题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供获得人工电磁材料结构单元电磁特性曲线的方法及其装置，能够对人工电磁材料结构单元电磁响应曲线进行较好的拟合。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种获得人工电磁材料结构单元电磁特性曲线的方法，包括：输入电磁响应数据；生成所述电磁响应数据的电磁响应曲线；分别对所述电磁响应曲线中的谐振区域和谐振区域之外的其余区域进行拟合，得到分别对应谐振区域的曲线和其余区域的曲线；结合所述拟合得到的谐振区域的曲线和其余区域的曲线，进而得到人工电磁材料结构单元电磁特性曲线。

其中，所述生成电磁响应数据的电磁响应曲线的步骤之后包括：对所述电磁响应数据的电磁响应曲线进行平滑处理，得到平滑处理后的电磁响应曲线。

其中，所述分别对电磁响应曲线中的谐振区域和谐振区域之外的其余区域进行拟合，得到分别对应谐振区域的曲线和其余区域的曲线的步骤包括：采用洛仑兹模型和贝叶斯回归模型分别对电磁响应曲线中的谐振区域和谐振区域之外的其余区域进行拟合，得到分别对应谐振区域的曲线和其余区域的曲线。

其中，所述采用洛仑兹模型和贝叶斯回归模型分别对电磁响应曲线中的谐振区域和谐振区域之外的其余区域进行拟合，得到分别对应谐振区域的曲线和其余区域的曲线的步骤包括：构建马尔可夫链，使所述马尔可夫链包含所述贝叶斯回归模型的超参数σ；采用洛仑兹模型对所述电磁响应曲线的谐振区域进行拟合，得到初始的电磁响应曲线谐振区域的洛仑兹模型的拟合结果；用所述电磁响应曲线的真实分布值减去所述电磁响应曲线谐振区域的洛仑兹模型的拟合结果，得到电磁响应曲线中的谐振区域之外的其余区域，即为洛仑兹模型的残差，采用贝叶斯回归模型对所述洛仑兹模型的残差进行拟合，得到第n次的电磁响应曲线中的谐振区域之外的其余区域的贝叶斯回归模型的拟合结果，其中，n是自然数，从1开始；用所述电磁响应曲线的真实分布值减去所述第n次的电磁响应曲线中的谐振区域之外的其余区域的贝叶斯回归模型的拟合结果，得到电磁响应曲线的谐振区域，即为贝叶斯回归模型的残差，采用洛仑兹模型对所述贝叶斯回归模型的残差进行拟合，得到第n次的电磁响应曲线的谐振区域的洛仑兹模型的拟合结果；在采用所述洛仑兹模型对所述贝叶斯回归模型的残差进行拟合后判断所述马尔可夫链是否稳定；若所述马尔可夫链稳定，则所述第n次的洛仑兹模型的拟合结果和第n次的贝叶斯回归模型的拟合结果分别为对应的电磁响应曲线中的谐振区域的曲线和谐振区域之外的其余区域的曲线，若所述马尔可夫链不稳定，则返回用所述电磁响应曲线的真实分布值减去所述电磁响应曲线谐振区域的洛仑兹模型的拟合结果以及采用贝叶斯回归模型对所述洛仑兹模型的残差进行拟合而得到第n次的电磁响应曲线中的谐振区域之外的其余区域的贝叶斯回归模型的拟合结果的步骤进行循环，直到所述马尔可夫链稳定。

其中，所述贝叶斯回归模型的超参数σ是通过Metropolis-Hastings方法得到的。