[发明专利]基于遗传算法的多频带漫散射可激励编码超构表面系统

说明书

多频带漫散射可激励编码超构表面系统单元，为多层薄板结构，中间层为介质基板，介质基板上、下表面分别覆金属薄层和金属地薄层，介质基板中设置金属过孔和金属探针，并在金属地薄层下表面设置SMA接口。单元上表面金属薄层包括2个具有弧形凹陷的三角形金属贴片、3个分形金属贴片。将单元整体进行方位面旋转90°后，利用其构成的多频带漫散射可激励编码超构表面系统，利用遗传算法完成超构表面的布阵。根据实测结果，10dB的单站RCS减缩覆盖3.79‑3.89、5.29‑5.86、7.13‑7.19GHz，最大减缩量超过了26dB；辐射带宽覆盖3.82‑3.95GHz和7.58‑8.03GHz。在不同的激励条件下，多频带漫散射可激励编码超构表面系统可以实现高效辐射。该多频带漫散射可激励编码超构表面系统拓展了超构表面的工作模式和带宽，扩展了超构表面的可应用领域。

技术领域

本发明涉及多频带漫散射可激励编码超构表面设计技术，具体涉及采用遗传算法优化的多频带漫散射可激励编码超构表面系统。

背景技术

超构表面是一种亚波长二维人工周期或非周期结构，其工作频段可覆盖微波至太赫兹以及光学频段等。因具有低损耗、易共形、可集成等特点，超构表面在微波电路及天线隐身技术应用中显现出极其重要的价值。继2014年数字编码超构材料提出后，2015年多比特数字编码超构表面(Li-HuaGao，Qiang Cheng， Jing Yang，Shao-Jie Ma，Jie Zhao，ShuoLiu，Hai-Bing Chen，Qiong He，Wei-Xiang Jiang，Hui-Feng Ma，Qi-Ye Wen，Lan-JuLiang，Biao-Bing Jin，Wei-Wei Liu，Lei Zhou，Jian-Quan Yao，Pei-Heng Wu，Tie-JunCui，Light：Science and Application. vol.4，no.9，pp.e324，2015)的出现为其发展提供了新的契机。与传统超构表面的单一电磁特性不同，编码超构表面可以通过对编码序列的设计而直接调控电磁波。通过对以往超构表面研究成果的综合分析，现有的超构表面大都不具有可辐射的功能，即使是超构表面与天线的结合，也只是简单的器件组合，而各部分之间的耦合效应并不充分，从而导致设计的超构表面辐射带宽较窄或仅在单一频段可辐射。在6G通信射频系统、特殊平台上的无线通信系统或电子对抗系统的智能超构表面实际应用中，宽带和多频带超构表面具有重要的价值。这些都为可激励超构表面系统的发展提供了现实需求。

发明内容

针对先有技术存在的问题，本发明提供一种多频带漫散射可激励编码超构表面系统单元，以下简称“单元”；其为大致的多层薄板结构，其中间层为介质基板，介质基板上表面覆金属薄层，介质基板下表面覆金属地薄层，介质基板中设置金属过孔和金属探针，并在金属地薄层下表面设置SMA接口；

介质基板上下表面均为正方形，边长为L，L也是单元的周期长度；介质基板上下表面中心斜上处，在右上-左下对角线上，沿垂直于介质基板上下表面方向打通孔，便于与SMA接口相连的金属探针穿过；

单元上表面金属薄层包括2个具有弧形凹陷的三角形金属贴片、3个分形金属贴片；其中，2个具有弧形凹陷的三角形金属贴片形状完全相同，分别位于介质基板上表面的左上角和右下角；介质基板上表面左上角的具有弧形凹陷的三角形金属贴片具体为：该金属贴片由等腰直角三角形在其斜边加工弧形凹陷构成；等腰直角三角形的两条直角边与介质基板的相应直角边分别平行，且保持一定间距，等腰直角三角形的直角顶点在介质基板上表面的左上、右下角顶点的连线上，因此，等腰直角三角形的斜边与介质基板上表面的右上、左下角顶点的连线平行；三角形金属贴片斜边上弧形凹陷的圆心与介质基板上表面中心点重合；等腰直角三角形的直角边长度为l，弧形凹陷的半径为R；介质基板上表面右下角的具有弧形凹陷的三角形金属贴片与介质基板上表面左上角的具有弧形凹陷的三角形金属贴片关于介质基板上表面右上、左下角顶点的连线对称布置；