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西南电子设备研究所,四川成都 610036
院琳 (1992—),男,博士研究生,工程师,研究方向:机器学习、电磁场与电磁波。
唐佳 (1982—),男,硕士研究生,高级工程师,研究方向:电子对抗,电磁场与电磁波。
于海洋 (1990—),男,硕士研究生,工程师,研究方向:电子对抗。
张城 (1995—),男,硕士研究生,助理工程师,研究方向:电磁场与电磁波。
录用日期:2023-09-18,
纸质出版日期:2023-07-30
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院琳, 唐佳, 于海洋, 等. 基于人工神经网络的高效电磁诱导透明超表面阵列设计[J]. 新一代信息技术, 2023, 6(14): 01-04
YUAN Lin, TANG Jia, YU Hai-yang, et al. An Efficient Design Method Based on Artificial Neural Network for EIT Metasurfaces[J]. New Generation of Information Technology, 2023, 6(14): 01-04
院琳, 唐佳, 于海洋, 等. 基于人工神经网络的高效电磁诱导透明超表面阵列设计[J]. 新一代信息技术, 2023, 6(14): 01-04 DOI: 10.3969/j.issn.2096-6091.2023.14.001.
YUAN Lin, TANG Jia, YU Hai-yang, et al. An Efficient Design Method Based on Artificial Neural Network for EIT Metasurfaces[J]. New Generation of Information Technology, 2023, 6(14): 01-04 DOI: 10.3969/j.issn.2096-6091.2023.14.001.
电磁诱导透明(Electromagnetic Induced Transparent,EIT)超表面具有极高的透射系数,近年来广泛用于太赫兹调制器、传感器等领域。但大型EIT超表面阵列的全波仿真往往耗费巨大的计算资源与时间。为了加快超表面阵列的设计过程,本文提出了一种基于传递函数与神经网络模型相结合的设计方法。为了降低模型的复杂度,提高建模效率,提出模型利用基于传递函数(Transfer Function,TF)的矢量拟合技术,对超表面的电磁响应进行拟合处理。传递函数的极点和留数代替离散的电磁响应,作为模型的输入,从而极大的降低了模型的输入维度,简化了网络结构。以一种工作在太赫兹频段基于高低谐振环的EIT超表面为例,验证了提出方法的有效性。此外,相较于直接使用离散电磁响应作为模型的输入,提出的基于传递函数的神经网络模型具有更高的效率。本文提出的模型可以快速产生相应的结构参数以匹配目标的电磁响应,从而显著简化设计流程。
Electromagnetic induced transparent (EIT) metasurfaces have extremely high transmission coefficients
which have been widely used in terahertz modulators
sensors and other fields in recent years. However
the full wave simulation of large EIT metasurface array often consumes enormous computational resources and time. In order to accelerate the design process of EIT metasurface array
a design method based on combination of transfer function and neural networks model is proposed. The vector fitting technique based on transfer function is utilized to fit the electromagnetic response of the metasurface. In the proposed model
the poles and residues of the transfer function replace the discrete electromagnetic response as inputs to greatly reduce the input dimension of the model and simplify the structure of the network. An EIT metasurface based on high and low resonant rings is selected as an example to verify the effectiveness of the proposed model. In addition
compared to directly using discrete electromagnetic response as input to the neural network model
the proposed neural netwrok model based on transfer function has higher efficiency. The proposed model in this study can quickly generate corresponding structural parameters to match the expected electromagnetic response
thereby significantly simplifying the design process.
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