【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁传输特性计算，具体涉及一种基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法。
技术介绍
1、金属网在实际工程中具有重要应用，例如在通风管道口和排水口设置的金属网、坑道上层铺设的钢筋网结构、带金属网膜的微带贴片天线等。金属网直径与目标整体尺寸相差很大，给电磁计算带来了挑战。研究表明，无限大金属网可以进行均匀等效而达到简化计算的目的。采用等效方法能合理简化模型并提高计算效率，避免多尺度建模，是电磁计算中一种重要的方法。
2、等效方法使用单层介质来代替金属网结构。等效电磁参数的计算方法有两种：①使用简单均匀介质来代替。通过实验直接测量，然后进行电磁参数反演。该方法的计算结果过于粗略，与实际结果相差很大。②基于金属网的几何尺寸，给出等效介质的等效阻抗公式。此方法虽然较为繁琐，但是计算结果十分接近真实结果。
3、目前国内外对于二维无限大金属网在等效方面已经有了深入的研究。1988年，casey k.f.基于平均场理论建立了薄板阻抗模型，计算了平面金属网的反射系数和透射系数。然而，该模型无法准确计算导线直径与导线间距相当，甚至直径更大的情况。2016年，hyun s.y.等对casey k.f.模型中金属网的线径和线距(金属网孔尺寸)进行了修正，使其在相同频率下密集金属网格具有更好的计算精度。然而，对双层金属网屏蔽效能的计算结果的准确度不高。2022年，孙宪钢等在单层金属网阻抗的hyun解析模型和多层导体屏蔽理论的基础上提出了一种可用于多层金属网屏蔽性能分析的宽频解析新模型。采用该解析模型计
4、针对含多层金属网结构的屏蔽效能的计算，由于金属直径和大型模型尺寸相差过大，采用传统的数值方法求解相关问题时建模需要大量精细网格，这将会导致网格计算量大幅度增加，导致计算量过大或计算失败。针对含有金属网的大型模型很难进行数值仿真研究。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本专利技术的一个方面提供了一种基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，包括：
3、s1：获得多层金属网的屏蔽效能；
4、s2：获取多层金属网等效色散模型的极化率函数；
5、s3：获得多层金属网传输特性计算的循环卷积-时域有限差分公式；
6、s4：利用遗传算法和所述屏蔽效能反演单层等效介质的电磁参数，获得构造极化率函数的极化率参数k；
7、s5：利用所述循环卷积-时域有限差分公式和所述极化率参数k获得含多层金属网的模型的传输特性。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述多层金属网包括材料和厚度相同的n层金属网，两层金属层之间为空气夹层，其中，第1、3、…、2n-1层为金属网，第2、4、…、2n-2层为空气夹层；
9、所述多层金属网的屏蔽效能的解析模型为：
10、sen层,网＝(r1+r3+…+r2n-1)+(m2+m4+…+m2n-2)，
11、其中，sen层,网表示n层金属网的屏蔽效能，n表示金属网的层数，r2n-1表示第2n-1层金属网的反射损耗，m2n-2表示第2n-2层空气夹层的多次反射损耗。
12、在本专利技术的一个实施例中，所述等效色散模型的金属网极化率函数表达式为：
13、χ(ω)＝kω，
14、其中，ω为电磁频率，k为极化率系数。
15、在本专利技术的一个实施例中，所述s3包括：
16、s3.1：获得在无耗情形下线性各向同性介质麦克斯韦旋度的离散式：
17、
18、其中，e、h、d分别表示电场强度、磁场强度和电通量密度，δt为时间间隔，μ表示磁导系数，表示哈密顿算符；
19、s3.2：获得等效色散模型的色散介质的频域本构关系：
20、d(ω)＝ε0e(ω)+ε0χ(ω)·e(ω)，
21、其中，ε0为真空介电系数，χ(ω)为金属网极化率函数；
22、s3.3：对所述频域本构关系进行傅里叶变换，获得傅里叶变换后的表达式：
23、
24、其中，t表示时间，τ表示积分变量，d(t)表示时域下的电通量密度，e(t)表示时域下的电场强度；
25、s3.4：获得离散后，色散介质在离散时域中d→e的步进公式为：
26、
27、其中，ε∞为频率无限大时的相对介电常数，δχm表示金属网极化率函数的变化率，χ0为第0项极化率函数；
28、s3.5：引入辅助变量将所述d→e的步进公式进行转换，形成循环卷积-时域有限差分公式：
29、
30、在本专利技术的一个实施例中，在所述s3.5之后还包括：
31、获取多层金属网等效色散模型所对应的χ0、δχm和辅助变量ψn的具体表达式。
32、在本专利技术的一个实施例中，获取多层金属网等效色散模型所对应的χ0、δχm和辅助变量ψn的具体表达式，包括：
33、对所述极化率函数χ(ω)＝kω进行傅里叶变换，得到：
34、
35、则χ0＝kδt3/3π、δχm＝χm-χm+1＝-2k(m+1)δt3/π；
36、引入辅助变量则辅助变量ψn表示为：
37、
38、在本专利技术的一个实施例中，所述s4包括：
39、s4.1：通过二进制串产生随机数作为参数k；
40、s4.2：利用所述参数k和所述，形成循环卷积-时域有限差分公式计算单层等效介质的屏蔽效能，并计算与步骤s1得到的屏蔽效能的误差；
41、s4.3：重复步骤s4.1和步骤s4.2，并判断所述误差是否小于10-4，若满足条件则结束并获得最终的极化率系数k值。
42、本专利技术的另一方面提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述实施例中任一项所述基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法的步骤。
43、本专利技术的又一方面提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述实施例中任一项所述基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法的步骤。
44、与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
45、1、多层金属网结构传输特性的分析往往需要建立采用包含精细结构的模型进行数值计算获得，常常需要耗费大量的内存和计算时间。而本专利技术提出的基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法可以使用较大的金属网格来计算含金属网的大尺度模型，在保证计算精度的情形下大幅提高了计算效率，减少了对资源的消耗。
46、2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，所述多层金属网包括材料和厚度相同的n层金属网，两层金属层之间为空气夹层，其中，第1、3、…、2n-1层为金属网，第2、4、…、2n-2层为空气夹层；
3.根据权利要求1所述的基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，所述等效色散模型的金属网极化率函数表达式为：
4.根据权利要求1所述的基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，所述S3包括：
5.根据权利要求4所述的基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，在所述S3.5之后还包括：
6.根据权利要求5所述的基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，获取多层金属网等效色散模型所对应的χ0、Δχm和辅助变量ψn的具体表达式，包括：
7.根据权利要求5所述的基于FDTD的含多层
8.一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行权利要求1至7中所述基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法的步骤。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述基于FDTD的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，所述多层金属网包括材料和厚度相同的n层金属网，两层金属层之间为空气夹层，其中，第1、3、…、2n-1层为金属网，第2、4、…、2n-2层为空气夹层；
3.根据权利要求1所述的基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，所述等效色散模型的金属网极化率函数表达式为：
4.根据权利要求1所述的基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，所述s3包括：
5.根据权利要求4所述的基于fdtd的含多层金属网模型的低频传输特性高效获取方法，其特征在于，...
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