CN103177141B - 人工电磁材料设计方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工电磁材料设计方法和系统，该方法包括：对该人工电磁材料的参数区域进行正交采样以获取多个采样参数；根据该多个采样参数进行仿真，以获取该多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值；对该多个响应值进行反向拟合，得到响应图并确定响应区域；在该响应区域进行正交采样，以获取参数区域的重采样参数。本发明能快速有效地找到具有空间代表性的采样参数，能更好地进行设计以及建模。

Description

人工电磁材料设计方法和系统
技术领域
本发明涉及人工电磁材料领域，特别是涉及一种人工电磁材料设计方法和系统。
背景技术
在设计结构参数(如一维尺寸)按特定规律变化的人工电磁材料时，针对基板上的不同位置，需要在该位置上放置特定折射率的晶格(人工电磁材料的最小单位为晶格)，因此，需要对一维尺寸不同的晶格进行筛选，使其按期望的特定一维尺寸放置在基板的对应位置上。其中，晶格一维尺寸的大小与其折射率等参数相对应。
现有技术中，在建模时，一般采用正交实验法或均匀实验法进行采样，期望以较少的实验数据获得较多的信息，并能较好地发挥其空间代表性。
但是，当存在变化较大的区域时，均匀实验法和正交实验法不可避免地漏掉一些关键的采样参数，即遗漏了具有空间代表性的采样参数，因此其实验得到的响应图无法反映真实的响应情况，导致建模时得不到最佳的效果。
如何在人工电磁材料设计的实验过程中，避免漏掉具有空间代表性的采样参数的情况，是本技术领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明主要提供一种人工电磁材料设计方法和系统，能够有效解决上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种人工电磁材料设计方法，该方法包括：对该人工电磁材料的参数区域进行正交采样以获取多个采样参数；根据该多个采样参数进行仿真，以获取该多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值；对该多个响应值进行反向拟合，得到响应图并确定响应区域；在该响应区域进行正交采样，以获取参数区域的重采样参数。
其中，该获取多个采样参数的步骤包括：获取结构参数或损耗参数。
其中，该获取该多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值的步骤包括：获取该多个采样参数在工作频点时所对应的多个折射率。
其中，该对该多个响应值进行反向拟合的步骤包括：运用样条模型对该多个响应值进行反向拟合。
其中，在获取参数区域的重采样参数的步骤中包括：通过拟合模型获取参数区域的重采样参数。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种人工电磁材料设计系统，该系统包括第一采样模块、仿真模块、反向拟合模块以及第二采样模块。该第一采样模块用于对该人工电磁材料的参数区域进行正交采样以获取多个采样参数；该仿真模块用于根据该多个采样参数进行仿真，以获取该多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值；该反向拟合模块用于对该多个响应值进行反向拟合，以得到响应图并确定响应区域；该第二采样模块用于在该响应区域进行正交采样，以获取参数区域的重采样参数。
其中，该参数区域包括结构参数或损耗参数。
其中，该多个响应值对应多个折射率。
其中，该系统还包括样条模型模块，该样条模型模块用于对该多个响应值进行反向拟合。
其中，该系统还包括拟合模型模块，该拟合模型模块用于获取参数区域的重采样参数。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明人工电磁材料设计方法和系统首先在该参数区域正交采样获取该多个采样参数，然后根据该多个响应值进行反向拟合，再通过在该响应区域进行正交采样以获取该重采样参数，有效地降低了由于存在变化较大区域而漏掉关键的采样参数的情况。本发明能有效地找到具有空间代表性的采样参数，能更好地进行设计以及建模。
附图说明
图1是本发明人工电磁材料设计方法的流程示意图；以及
图2是本发明人工电磁材料设计系统的功能模块连接示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明人工电磁材料设计方法包括：
步骤S100，对该人工电磁材料的参数区域进行正交采样以获取多个采样参数；
步骤S101，根据该多个采样参数进行仿真，以获取该多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值；
步骤S102，对该多个响应值进行反向拟合，得到响应图并确定响应区域；
步骤S103，在该响应区域进行正交采样，以获取参数区域的重采样参数。
在步骤S100中，建模前，以人工电磁材料的参数区域和响应区域建立二维坐标系，接着，在参数区域所在的数轴上进行正交采样，获取多个等步长的采样参数，本实施例一般获取但不限于20个采样参数。其中，该参数区域包括结构参数(譬如一维尺寸)或损耗参数等。
在步骤S101中，采用适合于人工电磁材料进行仿真实验的设计平台进行仿真，通过仿真，可以得到每个采样参数所对应的多个响应值，该多个响应值一般不均匀地洒落于该响应区域所处的数轴上。此时，若进行简单的连接绘图，可得到响应曲线或响应曲面。如前所述，在工作频点时，每一个结构参数或损耗参数都对应一个响应值(譬如折射率)。
在步骤S102中，运用样条模型对该多个响应值进行反向拟合，得到模拟的响应图。换而言之，就是将该二维坐标系旋转90°角，此时，按一般习惯(横轴为输入自变量，纵轴为输出变量)，以响应值为输入自变量，以采样参数为输入变量。
在步骤S103中，通过拟合模型获取参数区域的重采样参数。如前所述，在经过反向拟合的二维坐标系上，在响应区域上进行等步长的正交采样，再通过该响应图进行拟合，即可得到对应的参数区域上的多个重采样参数，该多个重采样参数一般不规则地洒落到参数区域上。
通过本实施例，可得到比较准确的表示采样参数-响应值的关系的响应图。当然，在另外的实施例中，在完成步骤S103之后，若得到的响应图未达到期望的效果，则可以返回步骤S101以重新进行仿真，其相应的循环次数可以根据实际需要而进行设定，在此不作赘述。
本发明人工电磁材料设计方法特别适用于响应图变化较大的区域，譬如存在阶跃响应的响应图时，本发明能快速有效地找到具有空间代表性的采样参数，能更好地进行设计以及建模。
请参阅图2，本发明人工电磁材料设计系统一般包括第一采样模块20、仿真模块21、反向拟合模块22、第二采样模块23、样条模型模块24以及拟合模型模块25。
第一采样模块20主要作用是从人工电磁材料连续变化的参数区域中通过正交采样的方法获取离散的多个采样参数。当然，采样参数越多，其越能反映真实的采样参数-响应值的关系的响应图，本实施例采用但不限于20个采样参数。
仿真模块21一般采用适合于人工电磁材料特性的仿真平台，还可以与网络服务器的云计算端进行连接，以更好地进行仿真实验。在本实施例中，仿真模块21主要用于根据该多个采样参数进行仿真，以获取该多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值。
反向拟合模块22主要根据样条模型模块24的样条模型的方法进行反向拟合，以得到比较平缓、不存在非连续点的响应图(响应曲线或响应曲面)并确定响应区域，有利于进行下一步重采样的动作。其中，该样条模型的方法是指给定一组数据(即本发明中的响应值)而得到一条曲线(即本发明中的响应曲线)，曲线的大致形状由这些点予以控制，一般包括插值样条和逼近样条两种方法。
第二采样模块23主要根据拟合模型模块25的拟合模型的方法，在该响应区域进行正交采样，以获取参数区域的重采样参数。
当然，第一采样模块20和第二采样模块23也可以集成到一起，以减少元件数目。
本发明人工电磁材料设计系统其具体工作原理请参阅图1所述的人工电磁材料设计方法的工作过程，当然，还包括一般模拟实验中的数据处理、图表绘制以及筛选等基本操作过程，在本技术领域人员理解的范围内，不作赘述。
通过本实施例，可得到比较准确的表示采样参数-响应值的关系的响应图，而且可以根据需要而进行多次仿真实验，以得到更准确的响应图。
本发明人工电磁材料设计系统特别适用于响应图变化较大的区域，譬如存在阶跃响应的响应图时，本发明能快速有效地找到具有空间代表性的采样参数，能快速有效地进行设计以及建模。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种人工电磁材料设计方法，其特征在于，包括：
对所述人工电磁材料的参数区域进行正交采样以获取多个采样参数；
根据所述多个采样参数进行仿真，以获取所述多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值；
对所述多个响应值进行反向拟合，得到响应图并确定响应区域；
在所述响应区域进行正交采样，以获取参数区域的重采样参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多个采样参数的步骤包括：
获取结构参数或损耗参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值的步骤包括：
获取所述多个采样参数在工作频点时所对应的多个折射率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个响应值进行反向拟合的步骤包括：
运用样条模型对所述多个响应值进行反向拟合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取参数区域的重采样参数的步骤中包括：
通过拟合模型获取参数区域的重采样参数。
6.一种人工电磁材料设计系统，其特征在于，包括：
第一采样模块，用于对所述人工电磁材料的参数区域进行正交采样以获取多个采样参数；
仿真模块，用于根据所述多个采样参数进行仿真，以获取所述多个采样参数在工作频点时所对应的多个响应值；
反向拟合模块，用于对所述多个响应值进行反向拟合，以得到响应图并确定响应区域；
第二采样模块，用于在所述响应区域进行正交采样，以获取参数区域的重采样参数。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述参数区域包括结构参数或损耗参数。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个响应值对应多个折射率。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
样条模型模块，用于对所述多个响应值进行反向拟合。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
拟合模型模块，用于获取参数区域的重采样参数。
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