频率选择表面吸波性能的遗传算法优化设计

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频率选择表面(FSS)吸波结构是一种新型吸波材料,它已成为吸波材料研究热点之一。如何设计FSS吸波结构各项参数来满足实际需求是一个复杂问题。本文采用遗传算法结合传输线等效电路方法和有限元数值计算方法对FSS结构吸波性能进行了优化设计。  本文采用传输线等效电路方法分析了FSS吸波结构介质层参数对吸波性能的影响。研究结果表明介质层会影响吸波结构吸收峰的位置。当介质层的厚度与介电常数、磁导率等参数相匹配时,才能使吸波结构吸波性能达到最佳。本文提出一种可以综合评价吸波带宽和吸收强度的适应度函数,该适应度函数可以满足不同设计目标。本文采用遗传算法结合传输线等效电路方法优化了一种4.9mm厚的宽带FSS吸波结构,其反射率低于-10dB的吸收频带为4.5GHz~18GHz。  本文采用有限元数值计算方法分析了FSS单元参数对FSS吸波结构吸波性能的影响。研究结果表明单元参数对FSS吸收频带和吸收带宽的影响较为显著,应该合理设计单元的周期和尺寸。加载电阻的FSS吸波结构改变其阻值大小可以调节吸波性能。  结合遗传算法与有限元数值计算方法自主开发了微波智能设计集成平台(MIDIS)。MIDIS平台包含了吸波结构建模、性能计算、和优化等功能,通过该平台可以提升FSS吸波结构设计效率。本文应用该平台对一种加载电阻的FSS吸波结构性能进行了优化,优化后其反射率低于-8dB的吸收频带为8.5GHz-17GHz,并且其厚度只有5mm。
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