[发明专利]基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法

权利要求书

1.基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法，其特征是按如下步骤：

步骤1：初始化参数，包括：将EBG结构的周围通过刻槽方式形成微流体通道，并将选定的微流体通道经过像素化得到MxN的矩阵单元；对初始生成的种群进行判断，去除不合理的矩阵单元；

步骤2：形成不同的EBG结构；

步骤3：计算每个个体传感器模型的适应度值；

步骤4：更新个体最优值，分别比较当前各个个体适应度值，若群体中某个个体的当前适应度值优于该个体迭代过程中的个体最优值，将其作为新的个体最优值，并记录其当前的适应度以及相应的微波传感器结构；

步骤5：更新种群最优值，分别将群体各个个体迭代过程中的个体最优值与群体最优值比较，若存在某一个体的个体最优值优于群体最优值，将其作为新的群体最优值，并记录其对应的微波传感器结构；

步骤6：判断迭代次数是否达到最大迭代次数；若否，则重复上述步骤2至步骤5；若是，则输出优化后的电磁表面结构，结束优化；

步骤7：将得到的EBG结构进行与微带天线进行组合再次建模得到优化后的传感器结构。

2.如权利要求1所述基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法，其特征是，步骤1还包括：选定EBG表面部分区域并对其进行像素化得到AxB的矩阵单元，通过不规则的刻蚀得到不完整的EBG表面。

3.如权利要求1或2所述基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法，其特征是，步骤1进一步包括：对EBG表面模型的部分结构参数转换为二进制矩阵；将微流体通道的矩阵、EBG表面刻蚀的矩阵、参数矩阵转换而来的矩阵进行组合得到整个待优化的二进制矩阵。

4.如权利要求1所述基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法，其特征是，步骤2进一步包括：生成不同结构参数的电磁表面周期结构的模型脚本，根据脚本文件生成模型并仿真，种群中每个个体的模型仿真得到的S₁₁参数即回波损耗传回主程序。

5.如权利要求1所述基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法，其特征是，步骤3中，适应度函数如下所示：

将仿真得到的结果取出，其中，R₀、R₁、R₂分别空气、甲醇、乙醇的S₁₁值即回波损耗，S₁和S₂为传感器对待测液体的灵敏度，灵敏度计算公式如上第二个公式所示，f₀是指当EBG结构的沟槽中未充任何液体样品时对应的谐振频率，f_r是指EBG结构的沟槽中加入不同液体样品时对应的谐振频率，Δε是指加入不同液体样品的介电常数的变化；Fitness为群体的适应度，在仿真中设置了甲醇、乙醇和空气三种不同的微流体，微流体的种类可通过改变相对介电常数和损耗正切来确定。

6.如权利要求1所述基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法，其特征是，步骤4，对于当代最优个体与全局最优个体的更新步骤包括：

比较当代的每个个体适应度，得到当代的最优个体，将当代个体与全局最优个体进行比较，若该个体的适应度超过目前的全局最优个体，则将全局最优个体替换为该个体，并记录全局最优个体相应的矩阵，适应度以及对应的传感器结构。

7.如权利要求1所述基于电磁表面单元结构的微波传感器的联合仿真优化方法，其特征是，步骤5，对于各代种群之间的比较、迭代步骤为：

记录每代种群的最优个体以及当代的平均适应度，下一代的最优个体适应度以及平均适应度需要大于等于上代，记录并保留每代种群中评分最高的个体。