[发明专利]超材料的元建模方法和系统、及电磁响应曲线的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，具体涉及一种超材料的元建模方法和系统、以及超材料的电磁响应曲线的获取方法。

背景技术

在超材料技术领域，对于超材料的微单元结构，不同的结构参数输入x，仿真时可以得到对应的电磁响应曲线。

目前对超材料的设计建模还是停留在手动设计阶段，一般是依靠经验进行手工调节和设计。但是随着技术的发展，越来越多的领域开始使用超材料，超材料的微单元结构种类越来越来，相应仿真的响应数据量也越来越庞大，传统的人工手动设计方法已无法满足大规模生产设计的需求，而且手工设计调试也增加了建模的不确定性和随机性。

发明内容

本发明主要解决传统的手动设计方法已无法满足超材料大规模生产设计的需求的技术问题，提供了一种超材料的元建模方法和系统、以及超材料的电磁响应曲线的获取方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超材料的元建模方法，包括：通过仿真得到结构参数对应的电磁响应曲线；利用第一模型对该电磁响应曲线进行一次建模，以获得第一模型系数；利用第二模型对该结构参数和该第一模型系数进行二次建模。

其中，该第一模型为三次样条模型，该利用第一模型对该电磁响应曲线进行一次建模，以获得第一模型系数的步骤包括：利用该三次样条模型对该电磁响应曲线进行建模，以获得三次样条系数。

其中，该第二模型为高斯模型，该利用第二模型对该结构参数和该第一模型系数进行二次建模的步骤包括：用高斯模型对该结构参数和该三次样条系数进行二次建模。

其中，该利用该三次样条模型对该电磁响应曲线进行建模，以获得三次样条系数的步骤包括：根据该电磁响应曲线获取多个结构参数及其对应的频率响应值以构造分段三次样条函数；利用牛顿基本差商公式和导数条件获得该分段三次样条函数的三次样条系数表达式；利用三弯矩方程组及边界条件计算该三次样条系数表达式以得到该三次样条系数。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种超材料的元建模系统，包括仿真模块、第一建模模块和第二建模模块。该仿真模块用于通过仿真得到结构参数对应的电磁响应曲线；该第一建模模块用于利用第一模型对该电磁响应曲线进行一次建模，以获得第一模型系数；该第二建模模块用于利用第二模型对该结构参数和该第一模型系数进行二次建模。

其中，该第一模型为三次样条模型，该第一建模模块利用该三次样条模型对该电磁响应曲线进行建模，以获得三次样条系数。

其中，该第二模型为高斯模型，该第二建模模块用高斯模型对该结构参数和该三次样条系数进行二次建模。

其中，该第一建模模块包括构造函数单元、系数表达式获取单元以及系数计算单元。该构造函数单元用于根据该电磁响应曲线获取多个结构参数及其对应的频率响应值以构造分段三次样条函数；该系数表达式获取单元用于利用牛顿基本差商公式和导数条件获得该分段三次样条函数的三次样条系数表达式；该系数计算单元用于利用三弯矩方程组及边界条件计算该三次样条系数表达式以得到该三次样条系数。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种超材料的电磁响应曲线的获取方法，包括：获取结构参数；将该结构参数输入第一模型，以获取该结构参数对应的第一模型系数；将该结构参数和该第一模型系数输入到第二模型，以获取该结构参数对应的电磁响应曲线。

其中，该第一模型为高斯模型，该第二模型为三次样条模型。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过对已知的结构参数进行仿真以得到一系列离散响应数据所形成的电磁响应曲线，接着利用参数模型对电磁响应曲线进行一次建模以利用新模型替换该电磁响应曲线，再利用模型将新模型系数和结构参数建模，本发明取代了人工设计建模，采用已有模型建模可以快速地完成优化设计，减少了手工建模的不确定性和随机性；而完成建模之后，对于未经过仿真的任意结构参数，可以通过上述两次建模模型进行反向推导，以得到对应响应的电磁响应曲线。本发明有效地提高了超材料设计建模的速度，减少了建模的不确定性和随机性，而对于未进行仿真的结构参数，可以快递地得到其对应的电磁响应曲线，推进了超材料设计的自动化进程。

附图说明

图1A是本发明超材料的元建模方法一实施例的流程图；

图1B是本发明超材料的元建模方法具体工作流程及其相应结果示意图；

图2是本发明超材料的元建模方法另一实施例的流程图；

图3是本发明超材料的元建模系统的模块连接图；以及