[发明专利]一种基于改进粒子群算法的透波材料介电常数反求方法

权利要求书

1.一种基于改进粒子群算法的透波材料介电常数反求方法，其特征还在于：包括以下步骤：

S1:利用自由空间法测量得到透波材料的透波率S₂₁参数的实际值；

S2:以透波材料的相对介电常数的实部和虚部作为寻优目标，将以透波率理论计算值与实测值之间的差值作为适应度函数，所述透波率理论计算值通过透波材料的透波率S₂₁参数的理论计算公式得到，所述透波材料的透波率S₂₁参数的理论计算公式如下：

其中，ε₁＝ε′₁-jε″₁为材料介电常数，μ₁为磁导率，ω为角频率，d为介质板厚度，θ₀为入射角，θ₁为折射角，为介质的波阻抗，为空气的波阻抗；

基于改进粒子群算法对透波材料的相对介电常数实部和虚部进行寻优，得到透波材料随频率变化的相对介电常数的实部和虚部；所述基于改进粒子群算法对透波材料的相对介电常数实部和虚部进行寻优，得到透波材料随频率变化的相对介电常数的实部和虚部；包括如下步骤：

S2-1:利用改进粒子群算法对相对介电常数实部进行寻优，具体步骤如下：

S2-1-1:设置粒子种群规模为M，初始化粒子位置，设每个粒子位置为loca(j)＝(x₁,x₂,...,x_N,x_N+1)，j为粒子编号，令相对介电常数实部ε_real(f)在所测频段f₀～f_max内每隔△f的值等于粒子位置变量，即

ε_real(f₀)＝x₁,ε_real(f₀+△f)＝x₂,...,ε_real(f_max)＝x_N，再令相对介电常数虚部为一定值ε_imag0，ε_imag0＝x_N+1；

S2-1-2：将得到的ε_real(f₀)～ε_real(f_max)序列关于频率f进行三次样条插值，得到ε_real关于频率f的插值函数ε_real(f)，以及ε₁＝ε₀·[ε_real(f)-jε_imag0(f)]代入式(2)，计算得到

S2-1-3:通过适应度函数计算公式得到每个粒子的适应度值，找出适应度值最小的粒子，即为最佳粒子，计算每个粒子与最佳粒子的欧式距离d₀(j)，j＝1,2,...,M；

S2-1-4:利用速度更新公式对粒子进行迭代更新，当迭代次数达到上限时，寻优结束，得到N个相对介电常数实部最优值ε_real(f₀),ε_real(f₀+△f),...,ε_real(f_max)和虚部定值ε_imag0，用三次样条函数插值，得到ε_real关于频率f的插值函数ε_real(f)；

S2-2:利用改进粒子群算法对相对介电常数虚部进行寻优，具体步骤如下：

S2-2-1:设置粒子种群规模为M，初始化粒子位置，将粒子的位置空间限制在(0,2ε_imag0)之内，每个粒子位置为loca(j)＝(x₁,x₂,...,x_N)，j为粒子编号，令相对介电常数虚部ε_imag(f)在所测频段f₀～f_max内每隔△f的值等于粒子位置变量，即ε_imag(f₀)＝x₁,ε_imag(f₀+△f)＝x₂,...,ε_imag(f_max)＝x_N；

S2-2-2:将ε_imag(f₀)～ε_imag(f_max)序列关于频率f进行三次样条插值，得到ε_imag关于频率f的插值函数ε_imag(f)，令ε₁＝ε₀·[ε_real(f)-jε_imag0(f)]，代入式(2)计算得到

S2-2-3:通过适应度函数计算公式得到每个粒子的适应度值，找出适应度值最小的粒子，即为最佳粒子，计算每个粒子与最佳粒子的欧式距离d₀(j)，j＝1,2,...,M；

S2-2-4:利用速度更新公式对粒子进行迭代更新，当迭代次数达到上限时，寻优结束，得到N个相对介电常数虚部最优值，用三次样条函数插值，得到ε_imag关于频率f的插值函数ε_imag(f)。