专利名称：一种超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法和装置的制作方法
ー种超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法和装置
技术领域：
本发明涉及超材料领域，尤其涉及ー种超材料単元结构电磁仿真数据压缩方法和装置。
背景技木超材料的设计与应用远超出一般材料，其复杂性和大規模数据的级别比一般材料高出几个数量级。而传统的对人工电磁材料的研究和信息提取方法，尚停留在凭人工经验进行手工调节和设计阶段。从而，大大降低了电磁特性数据提取的效率，对于提取后的电磁特性数据市场上没有标准的信息存储方式，而直接存储原始的离散数据点则需要消耗过度的空间内 存。这些缺点大大的阻碍了人工电磁材料在产业界的大規模自动化设计以及应用。针对人工电磁材料结构单元电磁特性的提取，以及标准化结构设计方案所存在的问题，是目如国际上一个急需解决的难题。
发明内容本发明针对现有技木，缺乏标准化的设计，只能通过手动设计而导致效率低下的缺陷，提供了一种标准信息提取及存储的方法，同时可以进行有效的数据压縮。本发明提供ー种超材料単元结构电磁仿真数据压缩方法和装置，方法包括以下步骤SI :获取电磁频率从fbegin到fmd的单元结构的初始电磁响应曲线；S2 :对初始电磁响应曲线进行平滑处理得到最终电磁响应曲线；S3:将最终电磁响应曲线分为M段，依次为第一段曲线至第M段曲线，其中M为大于等于2的自然数；S4 :分别为第i段曲线选定一个子參数模型Di, i为小于等于M的自然数，则整个最终电磁响应曲线用參数模型D = [D1, D2, ......,Dm]表示；S5 :实现选定的參数模型D对最终电磁响应曲线的最优拟合。在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法中，在步骤S1中，使用CST仿真实现。在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法中，电磁响应曲线横轴表示频率，纵轴表示电磁响应參数。在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法中，电磁响应參数为介电常数或磁导率。在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法中，在步骤S4中，參数模型D为三次样条參数模型，每个子參数模型Di均为三次函数。本发明还涉及ー种超材料単元结构电磁仿真数据压缩装置，装置包括获取响应曲线模块用于获取电磁频率从fb_到fmd的单元结构的初始电磁响应曲线；响应曲线处理模块用于对初始电磁响应曲线进行平滑处理得到最终电磁响应曲线；响应曲线划分模块用于将最终电磁响应曲线分为M段，依次为第一段曲线至第M段曲线，其中M为大于等于2的自然数；參数模型选定模块用于分别为第i段曲线选定一个子參数模型Di, i为小于等于M的自然数，则整个最终电磁响应曲线用參数模型D= [D1, D2,……，DM]表示；
响应曲线拟合模块用于实现选定的參数模型D对最终电磁响应曲线的最优拟
ム
ロ ο在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置中，在获取响应曲线模块中，使用CST仿真实现。在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置中，在获取响应曲线模块中，电磁响应曲线横轴表示频率，纵轴表示电磁响应參数。在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置中，电磁响应參数为介电常数或磁导率。在本发明的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置中，在參数模型选定模块中，參数模型D为三次样条參数模型，子參数模型Di均为三次函数。本发明针对现有技术的不足，提供一种标准化信息提取及存储的方法，利用数理方法提取电磁特性曲线特征信息，对信息进行有效压缩，从而大大促进了超材料结构单元的大規模自动化设计。
图I是本发明对超材料単元结构电磁仿真数据压缩的流程图；图2是本发明实施例中基于对超材料単元结构电磁仿真数据压缩设计的曲线图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。參见图1，图I所示的ー种超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法，方法包括以下步骤SI :获取电磁频率从fbegin到fmd的单元结构的初始电磁响应曲线；在步骤SI中，使用CST仿真或者其它方法进行电磁响应曲线的仿真，获取在预设的频率范围[fbegin，fend]中的电磁响应曲线，其中，该频率范围下的电磁响应曲线的横轴表示频率，纵轴表示电磁响应參数，例如，介电常数或者磁导率，但也不仅仅限于上述參数。S2 :对初始电磁响应曲线进行平滑处理得到最终电磁响应曲线；在步骤S2中，对在步骤I中得到的初始电磁响应曲线进行平滑处理，保证电磁响应曲线中的数据具有物理意义，经过该处理后得到最终电磁响应曲线。一般针对非谐振结构的单元结构可进行平滑处理而保证数据具有物理意义。S3:将步骤S2中得到的最终电磁响应曲线分为M段，这M段分别为第一段曲线、第ニ段曲线、……、第M段曲线，其中M为大于等于2的自然数；
分段通常采用平均分，但也可以是根据不同的电磁响应曲线设立不同的规则进行划分。分的段数M，根据经验进行预设，以保证达到较好的效果。例如，如图2所示，将ー个预设的频率段[fbegin，f d]均匀分成7段，每段频率范围依次为L1、L2、……，L7 ;每段频率上的最終电磁响应曲线部分依次为第一段曲线、第二段曲线、……，第七段曲线。S4 :为第i段曲线选定一个子參数模型Di, i为小于等于M的自然数，即为第一段曲线选定子參数模型D1，第二段曲线选定子參数模型D2,……，第M段曲线选定子參数模型Dm ;则整个最终电磁响应曲线用參数模型D = [D1, D2,……，Dm]表示。本发明的创新点在于，在步骤S4中，为步骤S3中划分的第一段曲线至第M段曲线分别选定一个子參数模型。每个子參数模型Di可以选用相同的模型，也可以根据各自的曲线特征选用不同的模型。每个子參数模型是以频率为自变量的函数，具有一定数量的參数，确定下来參数就可以确定电磁响应參数关于频率的函数。因此，每个子參数模型Di将具有一个參数向量Θ i，则所有子參数模型Di所共同表示的最终电磁响应函数可以用參数模型D=[D1, D2, ......, Dm]以及,模型參数向量Θ = [ Θ 17 Θ 2，......，Θ J表示。例如，子參数模型Di均选用关于频率的三次函数，则总的參数模型为三次样条參数模型，如图2所示，以三次样条參数模型为例,其中f表示频率，Θ表示模型參数,有
权利要求
1.一种超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 51:获取电磁频率从fbegin到fmd的单元结构的初始电磁响应曲线； 52:对所述初始电磁响应曲线进行平滑处理得到最终电磁响应曲线； 53:将所述最终电磁响应曲线分为M段，依次为第一段曲线至第M段曲线，其中M为大于等于2的自然数； 54:分别为第i段曲线选定一个参数模型Di, i为小于等于M的自然数，则整个最终电磁响应曲线用参数模型D = [D1, D2, ......,Dm]表示； 55:实现参数模型D对所述电磁响应曲线的最优拟合。
2.根据权利要求I所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法，其特征在于，在所述步骤SI中，使用CST仿真实现。
3.根据权利要求I所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法，其特征在于，所述电磁响应曲线横轴表示频率，纵轴表示电磁响应参数。
4.根据权利要求3所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法，其特征在于，所述电磁响应参数为介电常数或磁导率。
5.根据权利要求I所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法，其特征在于，在所述步骤S4中，参数模型D为三次样条参数模型，每个子参数模型Di均为三次函数。
6.一种超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置，用于实现权利要求I所述方法，其特征在于，所述装置包括 获取响应曲线模块用于获取电磁频率从fbegin到fmd的单元结构的初始电磁响应曲线. 响应曲线处理模块用于对所述初始电磁响应曲线进行平滑处理得到最终电磁响应曲线. 响应曲线划分模块用于将所述最终电磁响应曲线分为M段，依次为第一段曲线至第M段曲线，其中M为大于等于2的自然数； 参数模型选定模块用于分别为第i段曲线选定一个子参数模型Di, i为小于等于M的自然数，则整个最终电磁响应曲线用参数模型D = [DijD2,……，Dm]表示； 响应曲线拟合模块用于实现选定的参数模型D对所述电磁响应曲线的最优拟合。
7.根据权利要求6所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置，其特征在于，在所述获取响应曲线模块中，使用CST仿真实现。
8.根据权利要求6所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置，其特征在于，所述电磁响应曲线横轴表示频率，纵轴表示电磁响应参数。
9.根据权利要求8所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置，其特征在于，所述电磁响应参数为介电常数或磁导率。
10.根据权利要求6所述的超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置，其特征在于，在所述参数模型选定模块中，所述参数模型D为三次样条参数模型，每个子参数模型Di均为三次函数。
全文摘要
本发明提供一种超材料单元结构电磁仿真数据压缩方法和装置，包括以下步骤S1获取电磁频率从fbegin到fend的单元结构的初始电磁响应曲线；S2对初始电磁响应曲线进行平滑处理得到最终电磁响应曲线；S3将最终电磁响应曲线分为M段；S4分别为第i段曲线选定一个参数模型Di；S5实现每个选定的参数模型Di对相应的第i段曲线的最优拟合。本发明还提供一种超材料单元结构电磁仿真数据压缩装置实现上述方法。采用本发明将对超材料大规模自动化设计和产业化应用具有正面促进作用。
文档编号G06F17/50GK102682142SQ20111006650
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者刘斌, 刘若鹏, 栾琳, 赵治亚 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院