超材料电磁仿真研究文献综述
摘要：文章主要以电磁超材料的国内外研究现况以及它在各种领域的应用、卷积神经网络的研究现况及进展为本体对象，试图厘清电磁超材料以及卷积神经网络的发展历程与成果，希望通过文章能初步了解电磁超材料和卷积神经网络的特性与联系，对接下来的基于深度学习算法的超材料电磁仿真研究有一定的帮助。
关键词：电磁、超材料、卷积神经网络、应用、隐身、天线、创新、深度学习、训练算法、左手材料
引言：超材料所具有的负介电常数与负电磁率的特性，使得超材料在射频领域、隐身领域等领域发挥着重要的作用。在射频领域，超材料可以有效的降低阵列天线各个单元结构间的干扰，聚集天线辐射波束并增强辐射能量。在隐身领域，利用超材料的负折射率特性可以制备完美吸波材料，使得相关频段的雷达无法监测，针对性的实现隐身功能。而深度学习算法中最为典型的卷积神经网络是一种能够对多层网络结构进行训练的神经网络。卷积神经网络具有局部感知和权值共享的特性从而降低了网络模型的复杂程度，同时也减少了权值的数量。卷积神经网络包含了四个核心部分：局部感知、权值共享、卷积和池化，这四个部分使得卷积神经网络比一般的神经网络相比具有更优的神经网络结构，同时其神经元相比于普通神经网络更加稀疏，网络的适应性更强。
- 电磁超材料的定义
电磁超材料(metamaterial) ,也称为新型人工电磁材料、新型人工电磁媒质、特异媒质,是通过人工方式加工或合成的、具有周期或准周期结构以及特异电磁性质的复合材料，兴起于21世纪初。超材料具有3个重要特征:具有特殊人工结构.具有超常的物理性质、电磁性质往往不主要决定于构成材料的本征性质而取决于其中的人工结构。
狭义上讲,最初的电磁超材料指具有负折射率(negativerefractive index)的所谓左手材料( left-handed material)。由于电磁波在其中传播时,电场、磁场以及波矢呈左手关系而得名，也称为后向波材料( back ward wave material) 、双负材料(double negative material)等 , 最早由Veselago系统提出Veselago预言了该种材料所具有的不同寻常的电磁特性,如:负折射现象(2001年被首次实验验证)、逆Cherenkov辐射(2009年被实验验证)、逆Doppler效应等。面的研究发现,左手材料还具有其他的新异特性,如逆Goos-Hanchen位移，倏逝波放大回,完美透镜效应等。
此外，电磁超材料具有可伸缩性，可在电磁频谱的重要部分转化为可操作性。迄今为止，超材料已在每种技术相关的光谱范围内得到证实，从射电、微波、毫米波、太赫兹、近红外到近光学，这些设计的电磁材料是研究新出现的物理现象的理想平台，同时也有着广阔的应用前景。
- 电磁超材料研究的国内外现况
超材料是一个新兴的重点发展领域,得到美国、欧洲等发达国家的重视和支持。美国国防部长办公室把超材料列为“六大颠覆性基础研究领域”之一，美国国防高级研究计划局(DARPA)把超材料定义为“强力推进增长领域”,美国空军科学研究办公室把超材料列入“十大关键领域”。2015 年,美国国防高级研究计划局在超材料领域的投资增长了75%。
当前，超材料主要的研究方向集中在以下几方面:①新型超材料及其功能的设计、性能优化及相关仿真方法;②在器件制造方面，由于受亚波长特征尺寸的限制，在光频波段进行器件制作需要高技术水平;③相互作用研究方面,由于超材料的大多数性质都与表面/界面波有关，进一步探索这种近场波与自由空间电磁波的耦合，以及其材料内部的传播性质.需要不断更新理论概念、分析方法和实验测量等技术。
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