[发明专利]一种宽带多层电磁波吸收材料的设计方法

权利要求书

1.一种宽带多层电磁波吸收材料的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、收集不同种类、不同比例的吸波材料的电磁参数，建立吸波材料数据库；

S2、基于遗传算法完成多层吸波材料的设计，具体过程为：

S2-1、设定多层吸波材料的目标参数，目标参数包括：目标频段、最小反射损耗、层数、总厚度约束、单层厚度精度、以及遗传参数；其中，遗传参数包括：进化终止代数、交叉概率和变异概率值；

S2-2、利用步骤S1收集的材料种类、结合步骤S2-1设定的单层厚度精度、层数进行编码长度计算，得到每个个体的二进制编码总长度；依据得到的每个个体的二进制编码总长度随机生成初始种群；

S2-3、对初始种群中每个个体的二进制编码进行解码，得到每一层材料的种类、厚度和电磁参数；

S2-4、依据多层传输线理论公式，利用步骤S2-3得到的电磁参数计算出每一层对应的反射率；

S2-5、根据步骤S2-1设定的目标频段、最小反射损耗以及步骤S2-4得到的反射率计算出每个个体的适应度值；

S2-6、从第二代开始采用精英选择策略，即用上一代适应度值最大的个体替换掉当前种群中的适应度值最小的个体后，再依据每个个体的适应度值大小，进行无放回余数随机选择，形成新种群；

S2-7、利用步骤S2-1设定的交叉概率和变异概率值对新种群中的个体进行交叉和变异操作；

S2-8、重复步骤S2-5～S2-7，直至符合步骤S2-1设定的进化终止代数时，输出此时的计算结果，并将其作为设计结果。

2.根据权利要求1所述的一种宽带多层电磁波吸收材料的设计方法，其特征在于：所述步骤S2-2中每个个体的二进制编码总长度计算过程为：

a＝(a₁+a₂)*num3 (3)

在上述公式中，a₁表示编码材料种类需要的二进制位数，num1表示数据库材料种类，a₂表示编码单层厚度需要的二进制位数，d_max与d_min分别代表每层材料厚度的上限与下限值，num2表示单层厚度保留的小数位数，num3表示优化的总层数，a表示每个个体二进制编码总长度。

3.根据权利要求1所述的一种宽带多层电磁波吸收材料的设计方法，其特征在于：所述步骤S2-5中每个个体的适应度值的计算方法为：

S2-5-1、设定适应度值计算公式：

f＝S₁/S₂ (4)

其中，S₂表示目标参数最小损耗覆盖区域，s1表示在目标参数最小损耗覆盖区域中的所占范围；

S2-5-2、通过步骤S2-4计算得到的每一层对应的反射率，采用微元求和的方法分别计算出S₁、S₂的值：并将计算所得的S₁、S₂的值代入公式(4)中，得到每个个体的适应度值。

4.根据权利要求1所述的一种宽带多层电磁波吸收材料的设计方法，其特征在于：所述步骤S2-6中依据每个个体的适应度值大小，进行无放回余数随机选择，形成新种群的过程为：

S2-6-1、对每个个体的适应度值进行归一化处理后，计算每个个体对应的期望值；

S2-6-2、依据期望值的整数部分选取新种群个体，种群剩余个体的确定按照轮盘赌选择策略进行基于概率的选择。

5.根据权利要求1所述的一种宽带多层电磁波吸收材料的设计方法，其特征在于：所述步骤S2-7中采用两两随机配对基于概率的均匀交叉方式，对新种群中的个体进行交叉；采用基于概率的基本位变异对新种群中的个体进行变异操作。