[发明专利]超表面的拓扑优化方法、拓扑超表面吸波结构

说明书

本申请涉及多功能超材料技术领域领域，提供了超表面的拓扑优化方法、拓扑超表面吸波结构。所述超表面的拓扑优化方法的方法包括：将基底表面划分为编码格子；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m个所述第一代二进制编码串进行优化，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。

技术领域

本申请属于多功能超材料技术领域，尤其涉及一种超表面的拓扑优化方法，以及一种拓扑超表面吸波结构。

背景技术

在空-天-地雷达探测网密布的环境下，水面和飞行目标的雷达特征容易暴露，对目标的环境生存效率带来巨大隐患。为了降低目标在不同微波频段的雷达特征峰值，需要对目标进行表面处理。通常，在目标表面涂覆涂层材料，以减少雷达回波。但涂层材料具有吸波频段窄、易剥落、强度低、耐候性差等缺点，严重降低其对目标雷达散射截面(RadarCross section，RCS)的消减效果。近年来出现了金属片组成的频率选择表面作为共振超表面，但由于其共振散射机理复杂，理论分析十分困难，特别是对复杂图案化的频率选择表面，则难以进行有效设计。此外，虽然具有频率选择表面的吸波结构相比于涂层材料，能够较好拓宽吸波频段，并增强吸波深度，但脆弱的频率选择表面结构难以应用于实际情况，从而限制了频率选择表面在针对性环境下的广泛使用。特别对于介质层-频率选择表面的结构模式重量较大，难以应用在飞行器表面。

发明内容

本申请的目的在于提供一种超表面的拓扑优化方法，以及一种拓扑超表面吸波结构，旨在解决现有的吸波结构吸波频段较窄的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请第一方面提供一种超表面的拓扑优化方法，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。