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硕士学位论文

论文题目: 基于智能优化算法的微波吸波材料结构设计研究

学号 1010020831
姓名尹庆标
导师张旭翔
学科专业电磁场与微波技术
研究方向电磁工程计算机辅助分析与设计
申请学位类别工学硕士
论文提交日期二零一三年二月
A study on the optimization and design based on
the evolutionary algorithms of absorbers

Thesis Submitted to Nanjing University of Posts and
munications for the Degree of
Master of Engineering

By
Yin Qingbiao
Supervisor: Prof. Zhang Xuxiang
February 2013
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研究生签名:_____________ 日期:____________

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研究生签名:____________ 导师签名:____________ 日期:_____________
摘要
本文采用基于最优保存策略的小生境遗传算法 NGA 和团队进步算法 TPA 两种不同的智
能优化算法分别对多层涂层型结构吸波材料和二维周期性结构微波吸收材料块进行优化设计
研究。建立了以最小化设计频带内所有选取频点反射系数的最大值和所有选取频点反射系数
的平均值为目的的目标函数,实现了对微波吸收材料的反射系数的优化。
针对多层涂层型结构微波吸收材料,本文以四层涂层为例进行优化设计,以频带内所有
选取频点反射系数的最大值和所有选取频点反射系数的平均值为目标函数,并用两种智能优
化算法同时进行优化设计。对优化设计结果比较分析表明,两种智能优化算法优化的最优目
标函数值几乎一致,优化结果具有可信性;当以所有频点反射系数的最大值为目标函数时,
优化设计出的吸波材料在设计频带内具有较小的最大反射系数,但其反射系数的平均值则大
于以所有频点反射系数的平均值为目标函数进行优化设计。
针对二维周期性结构的微波吸波材料块的优化设计,采用了 Matlab 程序结合电磁仿真软
件 HFSS 的方案,利用电磁仿真软件 HFSS 的仿真结果和数据为智能优化算法提供目标函数
值,以设计频带内所有选取频点的反射系数的最大值为目标函数,用 NGA 算法和 TPA 算法
进行优化设计。对优化设计结果进行比较分析表明,虽然最优设计的吸波材料的结构参数有
一点不同,但两种智能优化算法的最优目标函数值几乎一致;在成功寻优的基础上,TPA 算
法的算法效率高于 NGA 算法,目标函数的计算次数的平均值约是 NGA 算法的 2/3。

关键词: 吸波材料,小生境遗传算法,团队进步算法,反射系数
I
Abstract
In this paper, the niching ic algorithm with elitist model (NGA) and the team progress
algorithm (TPA) are used to optimize the multilayer coating and the textured absorbers. The
minimization of maximum reflection coefficient and average reflection coeffici