电子学报 ›› 2013, Vol. 41 ›› Issue (3): 603-608.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2013.03.031

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采用粒子群算法的频率选择表面优化设计

张波, 薛正辉, 任武, 李伟明, 盛新庆   

  1. 北京理工大学信息与电子学院, 北京 100080
  • 收稿日期:2011-04-25 修回日期:2011-12-03 出版日期:2013-03-25 发布日期:2013-03-25
  • 通讯作者: 薛正辉 男,1970年生于上海,现为北京理工大学电子工程系副教授,主要研究方向为计算电磁学、微波毫米波天线及其测试技术、电磁兼容及微波毫米波技术. E-mail:zhxue@bit.edu.cn
  • 作者简介:张 波 男,1984年生于河南.现于北京理工大学信息与电子学院攻读博士学位,主要研究方向为GPU加速FDTD运算及频率选择表面设计. E-mail:samurai@bit.edu.cn; 薛正辉 男,1970年生于上海,现为北京理工大学电子工程系副教授,主要研究方向为计算电磁学、微波毫米波天线及其测试技术、电磁兼容及微波毫米波技术. E-mail:zhxue@bit.edu.cn;任 武 男,1976生于山西,现为北京理工大学电子工程系副教授,从事计算电磁学,特殊媒质和电磁兼容方面的有关研究. E-mail:renwu@bit.edu.cn
  • 基金资助:
    国家部委预研基金项目(No.9140A16090211BQ0141,No.9140A33020511BQ0151)

Particle Swarm Optimization of Frequency Selective Surface

ZHANG Bo, XUE Zheng-hui, REN Wu, LI Wei-ming, SHENG Xin-qing   

  1. School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100080, China
  • Received:2011-04-25 Revised:2011-12-03 Online:2013-03-25 Published:2013-03-25

摘要: 粒子群优化算法作为优秀的群体智能算法之一,已经被广泛应用于电磁优化问题中.通过与时域有限差分(FDTD)算法相结合,粒子群优化算法被运用于频率选择表面的优化设计.在此过程中,通过使用图形处理器(GPU)加速技术将FDTD算法速度提高近100倍,配合FDTD的宽频特性显著加速了优化过程.在此基础上,针对给定单元结构以及未知单元结构两种频率选择表面设计情况,分别采用带惯性权重的粒子群优化算法以及二进制离散粒子群优化算法进行优化.提出的两种优化流程在算例中得到验证与分析,证明了其可行性及高效性.

关键词: 频率选择表面, 粒子群算法, FDTD, GPU加速

Abstract: Particle swarm optimization (PSO) hasbeen successfully applied in the design andoptimization of electromagnetic structures.Combined with finite-difference time-domain (FDTD) technique,PSO algorithm was applied in the design of frequencyselective surfaces.Through theuse of graphics processing unit (GPU) acceleration,the FDTD program achieves about 100 times speedup while preserving the broad-band nature of the algorithm.Standard PSO and binary PSO algorithms were implemented to deal with known cell structure and unknown cell structure optimization respectively.The feasibility and efficiency of the proposed optimization scheme areverified by numerical results.

Key words: frequency selective surface, PSO, FDTD, GPU acceleratio

中图分类号: