本书基于新型人工电磁表面的拓扑特点和应用需求采用拓扑优化方法将周期性或准周期性排布的单元结构和材料参数进行离散编码，实现了多类新型人工电磁表面的优化设计和应用。本书首先概述了新型人工电磁表面拓扑优化设计的研究现状与不足;其次介绍了优化算法和拓扑优化联合仿真计算平台;最后介绍了以频率选择表面、超表面吸波材料、编码超表面、复合机理低雷达散射截面超表面、为应用对象开展拓扑优化设计的案例。

本书可以作为新型人工结构功能材料与器件行业从业人员的参考用书和研究生专业辅导书。

第一章 综 述
1.1 引言
1.2 超表面
1.2.1 超表面基本概念
1.2.2 超表面研究现状
1.3 超表面拓扑优化
1.3.1 超表面拓扑优化基本概念
1.3.2 拓扑优化研究进展及在超表面优化设计中的应用
1.3.3 超表面拓扑优化现阶段存在的主要问题
1.4 本书的研究背景和主要内容
1.4.1 本书的研究背景
1.4.2 本书的主要内容
第二章 优化算法和拓扑优化联合仿真计算平台 19
2.1 引言
2.2 遗传算法
2.2.1 遗传算法的生物学背景
2.2.2 遗传算法的起源和发展
2.2.3 遗传算法的基本原理
2.3 粒子群优化算法
2.3.1 粒子群优化算法的生物学背景
2.3.2 粒子群优化算法的起源和发展
2.3.3 粒子群优化算法的基本原理
2.4 多目标优化
2.5 拓扑优化设计联合仿真计算平台设计
2.5.1 平台的设计原则和层次结构
2.5.2 平台的总体设计框架
2.5.3 平台的主要设计步骤
2.5.4 平台的窗口界面设计
2.5.5 平台各模块的功能设计
2.6 小结
第三章 频率选择表面拓扑优化设计
3.1 引言
3.2 频率选择表面的多目标优化问题描述
3.3 高带外抑制带通型频率选择表面
3.3.1 功能描述和技术要求
3.3.2 技术方案和优化结果
3.3.3 加工和实验测试
3.4 卫星通信隐身天线罩
3.4.1 功能描述和技术要求
3.4.2 技术方案和优化结果
3.5 4G基站通信天线罩
3.5.1 功能描述和技术要求
3.5.2 技术方案和优化结果
3.5.3 样品加工与测试
3.6 小结
第四章 超表面吸波体拓扑优化设计
4.1 引言
4.2 吸波材料多目标优化问题描述
4.3 宽带吸波复合材料优化设计
4.3.1 功能描述和技术要求
4.3.2 技术方案和优化结果
4.3.3 加工和实验测试
4.4 大角度稳定、极化不敏感宽带吸波材料优化设计
4.4.1 功能描述和技术要求
4.4.2 技术方案和优化结果
4.5 小结
第五章 编码超表面优化设计
5.1 引言
5.2 基于非线性拟合方法快速实现无PB相位的宽带低RCS编码超表面优化设计
5.2.1 编码超表面工作原理
5.2.2 非线性拟合工作原理和单元设计
5.2.3 宽带低RCS优化设计和仿真结果
5.2.4 实验验证
5.3 天线带内低RCS优化设计方法
5.3.1 工作原理和单元设计
5.3.2 仿真结果与分析
5.3.3 实验验证
5.4 1-bit多功能可重构编码超表面
5.4.1 工作原理
5.4.2 编码单元设计与仿真结果
5.4.3 实验验证
5.5 小结
第六章 复合机理低RCS超表面拓扑优化设计
6.1 引言
6.2 对称性破缺吸波超表面
6.2.1 对称性破缺吸波工作原理
6.2.2 单元设计与仿真结果
6.2.3 实验验证
6.3 基于吸波和散射复合机理的低RCS超表面综合拓扑优化设计
6.3.1 工作原理
6.3.2 仿真结果与分析
6.3.3 实验验证
6.4 光学透明低RCS超表面优化设计
6.4.1 工作原理和编码单元设计
6.4.2 仿真结果与分析
6.4.3 实验验证
6.5 小结
第七章 结论及展望