[发明专利]超表面的拓扑优化方法、拓扑超表面吸波结构

权利要求书

1.一种超表面的拓扑优化方法，其特征在于，所述超表面包括多个与隔离层交替设置的拓扑结构超表面层，所述拓扑结构超表面层包括基底以及形成在所述基底上的具有拓扑结构的碳基图案层，

所述超表面的拓扑优化方法，包括：

将所述基底表面划分为多个周期性分布的图案单元，并将每个所述图案单元分割为n×n个编码格子，其中，n为大于或等于2的偶数；

对所述编码格子、相邻的所述拓扑结构超表面层之间的厚度、所述拓扑结构超表面层的方块阻抗值分别进行二进制编码，得到p串第一代二进制编码串，其中，p为正整数；

将每串所述第一代二进制编码串作为一个第一个体；对所述第一个体进行两两组合，得到m组组合，其中，m≤p；确定三个位点，并将每组组合中的两个所述第一个体以所述位点为节点进行编码串交换，获得各组组合对应的二进制编码串；对所述各组组合对应的二进制编码串进行取反操作，得到各组组合的子代二进制编码串，并将每串所述子代二进制编码串作为一个第二个体；计算每个所述第二个体在预设频段内的平均反射率；从每组组合中两个所述第一个体及相应组合的所述第二个体中，确定出平均反射率最低的个体，并将该个体的二进制编码作为第二代二进制编码串，得到m个所述第二代二进制编码串；

对s个所述第二代二进制编码串进行优化，其中，s≤m，得到相应的第三代二进制编码串，所述第三代二进制编码串用于生成超表面拓扑结构。

2.如权利要求1所述的超表面的拓扑优化方法，其特征在于，所述对s个所述第二代二进制编码串进行优化的步骤，包括：

对s个所述第二代二进制编码串进行重置，确定多个位点，并根据所述多个位点对重置后的每个所述第二代二进制编码串进行取反操作，得到变异后的第三代二进制编码串，所述第三代二进制编码串用于生成超表面拓扑结构。

3.如权利要求1所述的超表面的拓扑优化方法，其特征在于，所述对所述第一个体进行两两组合的步骤之前，还包括：

确定出每个所述第一个体在预设频段内的平均反射率Rp；

根据公式计算各个所述第一个体的选择概率R_p，并筛选出所述选择概率处于预设概率范围内的m个所述第一个体，m为正整数。

4.如权利要求1至3任一项所述的超表面的拓扑优化方法，其特征在于，所述拓扑优化的方法还包括：

将每串所述第三代二进制编码串作为一个所述第一个体，并返回执行所述对所述第一个体进行两两组合，得到m组组合的步骤，直至得到新的所述第三代二进制编码串。

5.如权利要求1至3任一项所述的超表面的拓扑优化方法，其特征在于，在所述得到相应的第三代二进制编码串之后，还包括：

根据所述第三代二进制编码串，确定出平均反射率向最低方向收敛的拓扑超表面吸波结构的优化参数，所述优化参数用于生成超表面拓扑结构。

6.如权利要求1至3任一项所述的超表面的拓扑优化方法，其特征在于，所述确定三个位点的步骤中，所述三个位点包括：编码格子二进制编码中的二进制数串位点、拓扑图案超表面层层间厚度二进制编码中的二进制数串位点和每层方块阻抗二进制编码中的二进制数串位点；和/或

所述预设频段为2-18GHz。

7.一种拓扑超表面吸波结构，其特征在于，所述拓扑超表面吸波结构包括相对设置的第一纤维层和第二纤维层，以及设置在所述第一纤维层和所述第二纤维层之间的中间层，其中，所述中间层为拓扑结构超表面层和隔离层交替形成的复合叠层，且所述中间层邻近所述第一纤维层和所述第二纤维层的两个表面均为所述隔离层；所述拓扑结构超表面层包括基底以及在所述基底朝向所述第一纤维层一侧表面形成的碳基材料图案层，所述拓扑结构超表面层中的拓扑结构，是根据权利要求1至6任一项所述拓扑优化方法得到的所述第三代二进制编码串所生成的拓扑结构。

8.如权利要求7所述的拓扑超表面吸波结构，其特征在于，所述隔离层的材料为多孔塑料泡沫。