本發明專利技術提供了介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法及裝置。方法包括：將介質鑲嵌多層金屬網等效為單層Drude色散模型；在單層Drude色散模型下，獲取入射波角頻率；將入射波角頻率代入預設最終色散等效公式，計算得到單層Drude色散模型的相對介電系數；基于相對介電系數和SO?FDTD方法計算得到介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性結果。通過將介質鑲嵌多層金屬網等效為單層Drude色散模型，并通過最終擬合得到的最終色散等效公式進行整體透射系數的計算，能夠在保持物理性質一致性的前提下，將多層結構的復雜電磁響應簡化為單一且易于處理的模型，在保持足夠物理準確性的前提下，提高了計算效率，減少了資源消耗。
1、介質鑲嵌多層金屬網結構因其獨特的性能而在多個領域得到廣泛應用，如建筑行業的鋼筋混凝土、電子設備中的金屬網濾波器以及軍事領域的雷達隱身材料等。這種結構不僅制備簡便、成本低廉，而且具有優異的力學穩定性和電磁屏蔽效能。尤其是在電磁屏蔽和吸波材料方面，介質鑲嵌多層金屬網展現出了卓越的性能，成為現代科技發展中不可或缺的一部分。然而，由于其內部結構復雜，包含了從宏觀到微觀的多尺度特征，這使得對其進行電磁傳輸特性的精確計算變得極為困難。
2、針對介質鑲嵌多層金屬網結構的電磁傳輸特性研究，現有的數值計算方法主要包括有限元方法(fem)、時域有限差分法(fdtd)和矩量法(mom)等。這些方法能夠對復雜的幾何形狀和材料屬性進行精確建模，并提供詳細的仿真結果，是目前工程實踐中常用的技術手段。特別是fdtd方法，因其易于實現并行計算而被廣泛應用于電磁場的時域分析中，能夠有效模擬電磁波在不同介質中的傳播過程。
3、盡管上述數值方法在處理一般電磁問題上表現良好，但對于介質鑲嵌多層金屬網這樣的多尺度結構，它們面臨著顯著的局限性。首先，傳統的數值算法需要非常細密的離散化網格來捕捉金屬網內部的精細結構，這極大地增加了計算的復雜度和所需的時間。其次，當介質鑲嵌多層金屬網的宏觀尺寸與內部金屬網的微觀尺寸差距過大時，計算任務可能因內存不足或計算時間過長而無法完成。這些問題嚴重制約了這些方法在實際工程應用中的有效性和實用性。
r/>技術實現思路
1、為了解決現有技術中所存在的上述問題，本專利技術提供了一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法及裝置。
2、本專利技術要解決的技術問題通過以下技術方案實現：
3、第一方面，本專利技術提供了一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，包括：
4、將介質鑲嵌多層金屬網等效為單層drude色散模型；
5、在單層drude色散模型下，獲取入射波角頻率；
6、將入射波角頻率代入預設最終色散等效公式，計算得到單層drude色散模型的相對介電系數；
7、基于相對介電系數和so-fdtd方法計算得到整體透射系數，并將整體透射系數作為介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的結果；
8、其中，預設最終色散等效公式為在測試介質鑲嵌多層金屬網的結構下基于單層drude色散模型計算的等效透射系數與解析模型計算的標準透射系數之間的誤差，結合so-fdtd方法和遺傳算法擬合得到；解析模型采用介質鑲嵌多層金屬網對應的解析模型。
9、可選地，預設最終色散等效公式的計算過程包括：
10、s201、基于解析模型獲取測試介質鑲嵌多層金屬網對應的標準透射系數；
11、s202、將測試介質鑲嵌多層金屬網等效為單層drude色散模型，并利用單層drude色散模型獲得初始色散等效公式；
12、s203、通過遺傳算法隨機產生drude頻率，利用drude頻率以及so-fdtd方法得到等效透射系數；
13、s204、計算等效透射系數與標準透射系數之間的系數誤差，并根據系數誤差確定最終drude頻率；
14、s205、將最終drude頻率代入初始色散等效公式，獲得預設色散等效公式。
15、可選地，預設最終色散等效公式表示為：
16、
17、其中，εr(ω)表示相對介電系數，ε∞表示無窮大頻率相對介電系數，ωp表示最終drude頻率，j表示虛數單位，νc表示碰撞頻率，ω表示入射波角頻率。
18、可選地，解析模型表示為：
19、t＝(t1t3…t2n+1)(t2t4…t2n)((c1/2)c3…c2n-1(c2n+1/2)；
20、其中，t表示標準透射系數，t2n+1表示解析模型中介質層的標準透射系數，t2n表示解析模型中金屬網的標準透射系數，c2n+1表示解析模型中介質層的修正系數，n表示解析模型中的第n層；n取值為大于等于0的正整數；
21、
22、其中，t表示解析模型中第2n+1層的厚度，f表示入射測試介質鑲嵌多層金屬網的入射波頻率，μ表示磁導系數，σ表示電導率，γ表示傳播常數，η0表示自由空間中的波阻抗，η2n+1表示解析模型中第2n+1層的波阻抗，η2n表示解析模型中第2n層的波阻抗，η2n+2表示解析模型中第2n+2層的波阻抗，e表示自然對數的底數，j表示虛數單位，ω'表示入射測試介質鑲嵌多層金屬網的入射波角頻率，μ0表示真空磁導系數，ε0表示真空介電系數，
23、
24、其中，d2n表示金屬網的直徑，w2n表示金屬網的網孔尺寸。
25、可選地，計算等效透射系數與標準透射系數之間的系數誤差，并根據系數誤差確定最終drude頻率，包括：
26、計算等效透射系數與標準透射系數之間差值，得到系數誤差；
27、當系數誤差小于誤差閾值時，將小于誤差閾值的等效透射系數對應的drude頻率，作為最終drude頻率。
28、可選地，計算等效透射系數與標準透射系數之間差值，得到系數誤差之后，介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，還包括：
29、當系數誤差大于誤差閾值時，重復執行s203-s204直到系數誤差小于誤差閾值。
30、可選地，碰撞頻率νc的取值為105，ε∞取值為1。
31、第二方面，本專利技術提供了一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算裝置，介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算裝置包括：等效單元、獲取單元和計算單元；
32、等效單元用于：將介質鑲嵌多層金屬網等效為單層drude色散模型；
33、獲取單元用于：在單層drude色散模型下，獲取入射波角頻率；
34、計算單元用于：將入射波角頻率代入預設最終色散等效公式，計算得到單層drude色散模型的相對介電系數；
35、基于相對介電系數和so-fdtd方法計算得到整體透射系數，并將整體透射系數作為介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的結果；
36、其中，預設最終色散等效公式為在測試介質鑲嵌多層金屬網的結構下基于單層drude色散模型計算的等效透射系數與解析模型計算的標準透射系數之間的誤差，結合so-fdtd方法和遺傳算法擬合得到；解析模型采用介質鑲嵌多層金屬網對應的解析模型。
37、第三方面，本專利技術提供一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算設備，包括：處理器、存儲介質和總線，存儲介質存儲有處理器可執行的機器可讀指令，當介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算設備運行時，處理器與存儲介質之間通過總線通信，處理器執行機器可讀指令，以執行如上述第一方面介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法的步驟。
38、本專利技術提供了一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述預設最終色散等效公式的計算過程包括：
3.根據權利要求1或2所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述預設最終色散等效公式表示為：
4.根據權利要求1所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，
5.根據權利要求2所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述計算所述等效透射系數與所述標準透射系數之間的系數誤差，并根據所述系數誤差確定最終Drude頻率，包括：
6.根據權利要求5所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述計算所述等效透射系數與所述標準透射系數之間差值，得到所述系數誤差之后，所述介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，還包括：
7.根據權利要求3所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述碰撞頻率νc的取值為105，ε∞取值為1。</p>8.一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算裝置，其特征在于，所述介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算裝置包括：等效單元、獲取單元和計算單元；
9.一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算設備，其特征在于，包括：處理器、存儲介質和總線，所述存儲介質存儲有所述處理器可執行的機器可讀指令，當所述介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算設備運行時，所述處理器與所述存儲介質之間通過總線通信，所述處理器執行所述機器可讀指令，以執行如權利要求1-7任一項所述介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法的步驟。
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【技術特征摘要】
1.一種介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述預設最終色散等效公式的計算過程包括：
3.根據權利要求1或2所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述預設最終色散等效公式表示為：
4.根據權利要求1所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，
5.根據權利要求2所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述計算所述等效透射系數與所述標準透射系數之間的系數誤差，并根據所述系數誤差確定最終drude頻率，包括：
6.根據權利要求5所述的介質鑲嵌多層金屬網微波段傳輸特性的計算方法，其特征在于，所述計算所述等效透射系數與所述標準透射系...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳萌，何欣波，馮浩南，魏兵，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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