[发明专利]一种提取材料微波复介电常数和复磁导率唯一值方法

说明书

一种提取材料微波复介电常数和复磁导率唯一值方法，首次使用ELM神经网络解决了微波材料复介电常数和复磁导率提取问题，该方法充分利用已有的文献中的数据，利用神经网络的学习能力，在宽频带内正确获取微波材料复介电常数和复磁导率唯一值，为材料应用于微波领域做出贡献。

技术领域

本发明涉及微波电磁特性参数提取领域，尤其涉及一种提取材料微波复介电常数和复磁导率唯一值方法。

背景技术

材料对电磁波的传输和吸收与其复介电常数和复磁导率相关，复介电常数和复磁导率是研究电磁波与材料相互作用的重要参数，因此，提取材料复介电常数和复磁导率是一个热门研究内容。

由于材料的复介电常数和复磁导率与频率有关，宽频段内提取材料的复介电常数和复磁导率是一个重点研究内容。鉴于波导具有传输宽频段电磁波的特性，使用波导作为夹具的传输反射法测试提取材料宽频段复介电常数和复磁导率的方法得到广泛应用。但是，此种方法在提取复介电常数和复磁导率过程中会产生多解。为了避免多解问题的发生，需要将材料厚度限定在电磁波的一个波长内。但是，在材料复介电常数和复磁导率未知情况下，无法判断材料厚度是否在一个波长内。因此，在材料厚度和电磁波波长关系未知情况下提取材料复介电常数和复磁导率是一个需要解决的问题。

目前，为解决此问题，已有多种方法被提出。但是，这些方法都建立在某种假设条件下。如果材料中传输TEM波，那么可以应用克拉默-克隆尼格方程来提取材料复介电常数和复磁导率唯一值[1]；如果宽频段内，材料某个频点的复介电常数和复磁导率值已知，可以使用相位连续变化的方法来确定宽频段内复介电常数和复磁导率唯一值[2]；如果材料复介电常数和复磁导率是连续变化的，可以应用相位延时方法确定复介电常数和复磁导率唯一值[3]。但是，在这些前提假设不成立情况下，将无法获取材料复介电常数和复磁导率唯一值。

【参考文献】

[1] Szabó Z, Park G H, Hedge R, et al. A unique extraction ofmetamaterial parameters based on Kramers-Kronig relationship[J]. IEEETransactions on Microwave Theory and Techniques, 2010, 58(10): 2646-2653.

[2] Barroso J J, Hasar U C. Resolving phase ambiguity in the inverseproblem of transmission/reflection measurement methods[J]. Journal ofInfrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2011, 32(6): 857-866.

[3] Weir W B. Automatic measurement of complex dielectric constant andpermeability at microwave frequencies[J]. Proceedings of the IEEE, 1974, 62(1): 33-36。

发明内容

为了解决现有技术存在的难题，本发明一种提取材料微波复介电常数和复磁导率唯一值方法，使得不需要前提假设条件即可提取材料复介电常数和复磁导率唯一值，总结已在发表论文中计算结果的规律，使用这些具有规律性的数据训练极限学习机（ELM）神经网络模型，进而得到一个可以提取材料复介电常数和复磁导率唯一值的神经网络。

一种提取材料微波复介电常数和复磁导率唯一值方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：

1、在已发表文献中，找出传输反射法测试提取材料电磁特性参数唯一值的文献，获取文献中的S参数即其对应的复介电常数和复磁导率；