利用贝叶斯优化方法设计电磁周期性结构

《IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility》：Design of Electromagnetic Periodic Structure by Bayesian Optimization

应用贝叶斯优化设计电磁周期结构，通过等效电路模型参数优化减少全波仿真次数，所设计的能量选择表面在北斗B1和GPS L1频段实现＞-1dB通带与＜-20dB阻带，兼具极化稳定性和45°角稳定性，经PCB制造验证有效防护强电磁脉冲，不影响导航系统正常工作。

　　

摘要：

本文提出将贝叶斯优化（BO）应用于电磁周期性结构的设计过程。电磁周期性单元结构通过等效电路模型（ECM）建立，其参数通过BO和电磁仿真进行调整。这种方法减少了全波仿真的次数，简化了电磁周期性结构的参数调整过程。利用该方法，设计了一种L波段的能量选择性表面（ESS），用于保护卫星导航系统免受强电磁脉冲的干扰。当正常信号波入射时，该ESS在北斗B1（1561.098±2.046 MHz）和全球定位系统（GPS）L1（1575.42±1.023 MHz）频段的信号增益（S21）大于-1 dB。而当强电磁脉冲信号波入射时，该ESS的S21小于-20 dB。通过旋转单层单元结构形成双层结构，所设计的ESS实现了极化稳定性和45°的角度稳定性。该ESS被制造成印刷电路板（PCB）进行测试，结果表明所设计的ESS能够有效保护L波段卫星导航系统免受强电磁脉冲的干扰。此外，在天线前安装ESS不会影响卫星导航系统的正常运行。