基于CMA-ES算法的太赫兹人工电磁材料设计

作     者：陈海兵 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程强

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：新型人工电磁材料 太赫兹 CMA-ES优化算法 吸波器 人工电磁表面 

摘      要：新型人工电磁材料是由大量亚波长单元按一定规律排列构成的结构媒质,通过合理设计它能够获得一些预想的且自然媒质不具备的电磁响应,进而灵活地操控电磁波。太赫兹功能器件的匮乏制约了太赫兹技术的发展,而新型人工电磁材料简单的结构特征和新颖的电磁特性很好地满足了太赫兹功能器件的设计要求。协方差矩阵自适应进化策略算法是最近发展起来的一种电磁优化工具,相比传统的经典优化算法,CMA-ES算法处理电磁优化问题时更加高效和可靠。本论文围绕CMA-ES优化算法对基于新型人工电磁材料太赫兹隐身器件的设计进行了研究,完成了几种太赫兹吸波器和太赫兹低散射人工电磁表面的高效设计。全文主要研究内容如下：1.介绍了CMA-ES算法的基本原理和操作流程,通过对两种适应度评价函数极值点的求解说明了CMA-ES算法的高效可靠。2.利用CMA-ES算法进行了单元结构优化,设计了一种单层太赫兹吸波器和一种双层太赫兹吸波器。同时修正了一种三层宽带太赫兹吸波器的设计和一种超宽带太赫兹介质吸波器的设计,有效拓展了吸波带宽。3.利用CMA-ES算法进行了阵列排布优化,以类风车金属结构为阵列单元设计了一种太赫兹低散射人工电磁表面,优化算法的引入大大缩减了电磁仿真设计的时间,并在较宽频带内有效缩减了目标RCS。