[发明专利]一种基于谱分析的超表面构建方法

权利要求书

1.一种基于谱分析的超表面构建方法，其特征在于，所述方法包括：

获取入射波束信息；

根据所述入射波束信息，确定源场对应的第一空间域电磁场分布数据，其中，所述源场用于发射所述入射波束；

通过傅里叶变换，将所述第一空间域电磁场分布数据转换至角谱域，得到所述角谱域电磁场分布数据；

对所述角谱域电磁场分布数据进行相位累积，得到入射面电磁场分布数据；

获取目标波束信息；

根据所述目标波束信息，确定目标远场对应的第二空间域电磁场分布数据，其中，所述目标远场为目标波束所在的空间；

将所述第二空间域电磁场分布数据转换至笛卡尔坐标系，得到笛卡尔电磁场分布数据；

对所述笛卡尔电磁场分布数据进行傅里叶逆变换，得到初始电磁场分布数据；

将所述初始电磁场分布数据的幅值固定为预设幅值，并对所述初始电磁场分布数据的相位进行迭代计算，得到出射面的电磁场分布数据；

根据所述入射面电磁场分布数据和所述出射面电磁场分布数据，确定传输矩阵；

根据所述传输矩阵，确定每一结构单元对应的初始物理参数；

确定优化目标，所述优化目标包括若干优化目标；

将每一所述结构单元对应的初始物理参数输入与若干所述优化目标对应的多目标优化算法；通过所述多目标优化算法对每一所述结构单元对应的初始物理参数进行迭代计算，得到每一所述结构单元对应的目标物理参数；

将每一所述结构单元对应的目标物理参数输入提参优化算法；

通过所述提参优化算法输出每一所述结构单元对应的目标结构参数；

根据每一所述结构单元分别对应的目标结构参数，构建超表面，其中，所述超表面包括若干所述结构单元；

所述将所述初始电磁场分布数据的幅值固定为预设幅值，并对所述初始电磁场分布数据的相位进行迭代计算，包括：

采用改进的Gerchberg-Saxton算法，将初始电磁场分布数据的幅值固定，对其相位进行迭代计算，直至其收敛至理想相位；

所述改进的Gerchberg-Saxton算法的执行过程为：将所需远场方向图变换到笛卡尔坐标系；将笛卡尔坐标系下的方向图经过傅里叶逆变换到近场；将近场的幅值分布替换成无损情况下馈源传播到入射面处的幅值分布；傅里叶变换被替换后的近场分布所产生的远场；并将远场的幅值替换成所需远场的幅值；

传输矩阵法将每个结构单元当作一个个离散的体张量、、与，其中，为介电张量，为介磁张量，为电磁互耦导率张量，为磁电互耦导率张量；已知体张量和各个方向入射的平面波，利用传输矩阵法计算出每个结构单元对于入射场的加总响应；其中，所述传输矩阵法的实施过程如下：利用传输矩阵法解析计算出每个结构单元在周期环境下对于入射波的所有角谱分量的透射/反射响应；将角谱域的场进行傅里叶逆变换，转换成空间域的电磁场分布；提取每个结构单元在非周期阵面环境中所处位置的对应的空间场强及相位；根据非周期阵面分布将这些离散的电磁场分布组合起来，生成最终的透射/反射空间场。