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[发明专利]一种基于交指电容结构的低损耗2-bit相位可重构超表面单元-CN202310976044.7在审
发明人：田江浩;杨欢欢;李桐;张芷昀;李思佳;曹祥玉 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2023-07-31 - 公布日： 2023-10-03 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：提出一种基于交指电容结构的低损耗2‑bit相位可重构超表面单元，自上而下包括：顶层谐振结构、第二层微波介质基板、第三层金属地结构、第四层辅助介质基板，和第五层直流偏置电路层。本发明通过引入不同组反向交指电容结构与不同位置PIN二极管并联设计，能够获得较高的结构设计自由度，两级加载结构IPW1、2之间的差异打破了2‑bit超表面结构的对称性，是实现OFF‑ON和ON‑OFF状态下90°相位差的关键；通过改变PIN二极管加载位置及交指电容结构参数，将OFF‑ON和ON‑OFF状态下最大振幅损耗对应的相位调整到‑45°附近，以获得两种状态下工作频点对应的最小振幅损耗。本发明提出的低损耗高精度超表面设计方法在提高超表面天线效率方面极具借鉴意义。
一种基于电容结构损耗 bit 相位可重构超表面单元

[发明专利]一种基于交指电容结构的低损耗宽带1-bit相位可重构超表面单元-CN202310975989.7在审
发明人：田江浩;周禹龙;张芷昀;杨欢欢;李桐;吉地辽日;郭泽旭;曹祥玉 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2023-07-31 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：本发明提出一种基于交指电容结构的低损耗宽带1‑bit相位可重构超表面单元，自上而下共包括5层结构：顶层谐振结构、第二层微波介质基板、第三层金属地结构、第四层辅助介质基板，和第五层直流偏置电路层；金属通孔H1和H2贯穿五层结构，使顶层谐振结构和底层直流偏置电路相连。顶层谐振结构包括金属辐射结构、与金属辐射结构共形的交指电容结构ICS、加载在金属辐射结构上的PIN二极管，以及隔离缝隙w。本发明在提高超表面天线效率、拓宽超表面工作带宽和推广超表面应用方面等具有广阔的前景。
一种基于电容结构损耗宽带 bit 相位可重构超表面单元

[发明专利]基于交指排列超表面的宽带低RCS阵列天线设计方法-CN202111514049.5有效
发明人：李桐;杨欢欢;曹祥玉;李思佳;丛丽丽;郭泽旭;高坤 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2021-12-10 - 公布日： 2023-06-27 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于交指排列超表面的宽带低RCS阵列天线设计方法，包括：步骤1，设计各向异性超表面单元(10)，使其在阵列天线所需的低RCS频段内，对x极化和y极化入射波具有180°±30°的反射相位差；步骤2，将步骤1中得到的单元(10)绕其中心旋转90°，得到单元(20)，将单元(10)与单元(20)按照交指状排列布阵，形成宽带低RCS超表面；步骤3，在步骤2中得到的宽带低RCS超表面中引入探针馈电或耦合馈电等本领域熟知的天线馈电技术，形成宽带低RCS阵列天线。本发明提出的方法能够快速、高效地设计宽带低RCS阵列天线，提出的宽带低RCS阵列天线成本低、易实现，应用前景广阔。
基于排列表面宽带 rcs 阵列天线设计方法

[发明专利]基于特征模理论的宽带高增益低RCS超构表面天线的设计方法-CN202210243873.X有效
发明人：李桐;曹祥玉;高坤;杨欢欢;李思佳;田江浩;季轲峰 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2022-03-11 - 公布日： 2023-06-27 - 主分类号： H01Q21/06 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于特征模理论的宽带高增益低RCS超构表面天线的设计方法，包括：步骤1，依据特征模理论计算一个3×3超构表面的特征模曲线，使其单元的形状和尺寸在工作频带内具有n个谐振模式；步骤2，计算各模式的表面特征电流分布，结合电流分布去除掉影响所需辐射场的单元；步骤3，计算步骤2中得到的超构表面在固定电磁波入射条件下，主要激励模式的表面特征电流分布，并依据电流分布结果对超构表面进行结构优化，包括但不局限于刻蚀缝隙等方式，形成低RCS超构表面；步骤4，计算步骤3中得到的低RCS超构表面的特征电流分布，在电流分布最强的单元处引入同轴馈线激励，进一步优化调整各单元尺寸，形成宽带高增益低RCS超构表面天线。本发明的方法能够直观、高效的设计宽带高增益低RCS超构表面天线。
基于特征理论宽带增益 rcs 表面天线设计方法

[发明专利]多波束多模态OAM的可编程透射超构表面-CN202211741736.5在审
发明人：李思佳;刘小宾;李卓越;贺成渊;黄国帅;曹祥玉 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2022-12-30 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：提供一种多波束多模态OAM的可编程透射超构超构表面单元，包括四层金属贴片、两层介质基板和一层连接层；整个单元沿Z轴方向看自上而下依次为：接收层、第一层介质基板、偏置层、连接层、金属接地板、第二层介质基板、辐射层；其中，接收层、偏置层、金属接地板和辐射层均为金属层。通过对上述单元进行m×n周期组阵形成多波束多模态OAM的可编程透射超构超构表面阵列。本发明的可编程透射超构表面能够实现双波束多模态OAM、双波束OAM独立波束扫描、双波束OAM同时波束扫描以及双波束OAM覆盖式波束扫描的多种功能，在多目标雷达探测系统以及多平台通信系统等方面具有非常重要的应用价值。
波束多模态 oam 可编程透射表面

[发明专利]基于1比特设计思想的2比特可重构超构表面单元设计方法-CN202310052936.8在审
发明人：李桐;杨欢欢;曹祥玉;田江浩;李思佳;季轲峰;高坤 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2023-02-02 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于1比特设计思想的2比特电磁超构表面单元设计方法，包括：步骤1，利用电磁谐振法设计1比特超构表面单元10，通过控制电控器件的导通和断开，使其在所需频点处具有270°的反射相位差；步骤2，在步骤1中得到的1比特单元10下方增加移相层20，并在单元10中引入传输金属过孔，将单元10上的电磁能量传输到移相层20；步骤3，利用导行波法设计步骤2中移相层20上的移相微带线，通过控制电控器件的导通和断开，使经过移相层20传输回1比特单元10的电磁波产生90°和180°的相移，最终形成具有0°、90°、180°和270°相位调控能力的2比特电磁超构表面单元。本发明提出的方法将电磁谐振法与导行波法结合起来，改善了电磁谐振法设计流程复杂和导行波法使用电控器件数量多的缺点，设计思路清晰、方法简单，能够快速高效地设计出性能良好的2比特单元。
基于比特设计思想可重构超构表面单元方法

[发明专利]基于磁性材料与集总器件的低频超宽带吸波体-CN202011012055.6有效
发明人：李桐;曹祥玉;杨欢欢;李思佳;吉地辽日;田江浩 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2020-09-23 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： H01Q17/00 文献下载
摘要：提供一种结构单元，该单元为方形结构，自上而下包括十字形金属贴片(2)、介质基板(1)、金属地板(3)，还包括与十字形金属贴片(2)同层的集总电阻(4)。介质基板(1)为正方形薄片；十字形金属贴片(2)贴合在介质基板(1)的上表面，在水平枝节和垂直枝节上各刻蚀有两个缝隙；在缝隙上加载集总电阻(4)；金属地板(3)完全覆盖介质基板(1)的底面。还提供由上述结构单元构成的基于磁性材料与集总器件的低频超宽带吸波体，为线阵或面阵，阵列中的结构单元数量越多，吸波效果越好，面阵吸波效果显著优于线阵。本发明通过磁性材料和集总电阻结合的方法实现0.23GHz～1.0GHz频段内85％以上的吸波效果，解决了P波段吸波带宽窄、吸波效果不理想的问题，且具有结构简单、超薄、小型化的优点。
基于磁性材料器件低频宽带吸波体

[发明专利]基于人工表面等离激元的超宽带、大角度掠入射吸波体-CN202110519520.3有效
发明人： 曹祥玉;吉地辽日;高军;李桐;杨欢欢;李思佳 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2021-05-12 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： H01Q17/00 文献下载
摘要：提供一种超宽带、大角度掠入射的吸波体单元，形状为三维立体结构，整个单元自下而上看，第一部分是水平放置的正方形金属薄片，它的边长为ds；第二部分是由4个矩形薄片依次成45°夹角拼插而成的立体结构；第二部分的4个矩形薄片分为两种，分别标记为“PartI”和“PartII”，它们的短边长度、介质板厚度和介质板材料都相同。还提供一种由上述吸波体单元构成的n×n阵列。该吸波体单元和阵列采用正交弯折型人工表面等离激元结构，将空间入射的电磁波转换成表面波，并通过高损耗介质和加载电阻的综合作用吸波，拓宽吸波带宽，大大拓展入射电磁波的角度，吸波率对电磁波入射方向的垂直和水平方位角均具有良好的稳定性，可用于设计超宽带、大角度电磁波入射时的隐身材料。
基于人工表面离激元宽带角度入射吸波体

[发明专利]基于特征模理论的斜入射超宽带吸波超材料的设计方法-CN202211243579.5在审
发明人： 曹祥玉;高坤;周禹龙;刘涛;李桐;杨欢欢 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2022-10-11 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： H01Q17/00 文献下载
摘要：一种基于特征模理论的斜入射超宽带吸波超材料单元，由上下两层损耗介质板及与其贴合的金属贴片和底层金属接地板组成，从上到下依次为：上层金属贴片，第一介质层，第一空气层，中间层金属贴片，第二介质层，第二空气层，金属地。上层金属贴片贴在上层介质板上表面，采用蜿蜒的方环贴片；中间层金属贴片贴在下层介质板上表面，包括背对背放置的四个完全相同的“L”形金属条，整体呈十字型；底层金属接地板为金属薄板。利用上述单元形成阵列排布的斜入射超宽带吸波超材料阵列。本发明无需依赖大量、重复的全波仿真即可实现斜入射下的超宽带吸波超材料设计，提高了设计效率。
基于特征理论入射宽带吸波超材料设计方法

[发明专利]双圆极化多波束数字编码透射超构表面-CN202111065695.8有效
发明人：李思佳;韩博文;李卓越;曹祥玉;黄国帅;杨欢欢 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2021-09-10 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： H01Q15/24 文献下载
摘要：超构表面单元由两层金属贴片和一层介质板组成，上下两层金属贴片完全相同，其结构是在“H”的两个长边上有两个矩形口的类“H”型。编码数字由以单元中心为轴旋转角度Φ确定，根据方向图卷积定理，对沿x轴和y轴的编码取模，并且考虑喇叭天线的补偿相位排列出两种数字编码超构表面，又根据这两种数字编码超构表面对透射圆极化波有波束偏转效果的部分，最后合并出双圆极化多波束数字编码透射超构表面。本发明的双圆极化多波束数字编码透射超构表面可以在9.5GHz时内将喇叭天线发出的线极化波透射为四个方向的圆极化波束，其中包括两个左旋圆极化波束和两个右旋圆极化波束，并且四个波束能量差值小于3dB，在多通道无线通信中具有重要的研究价值。
极化波束数字编码透射表面

[发明专利]基于超表面的宽带低RCS平板天线及其设计方法-CN202110742160.3有效
发明人：杨欢欢;曹祥玉;李思佳;李桐;田江浩;高坤;季轲峰 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2021-06-30 - 公布日： 2022-11-15 - 主分类号： H01Q1/50 文献下载
摘要：提出一种基于超表面的宽带低RCS平板天线设计方法：根据平板天线的低RCS频段需求，选择宽带低RCS超表面，保证两者工作频段一致；在宽带低RCS超表面的基础上，选用强制馈电或耦合馈电等本领域所熟知的适当的天线馈电技术，使得超表面的部分单元有效激励，从而得到平板天线；对于得到的平板天线，进行结构参数微调，同时实现宽带低RCS和有效辐射。还提供一种宽带低RCS超表面，和一种基于超表面的宽带低RCS平板天线。该方法基于现有宽带低RCS超表面，结合馈电技术，快速获得宽带低RCS平板天线，大大加快低RCS天线的设计进程，简洁、高效，可应用于各种频段隐身天线设计，缩短设计周期，应用前景广阔。平板天线易与机载、弹载等各型载体共形，且重量轻、成本低，适宜于大规模应用。
基于表面宽带 rcs 平板天线及其设计方法

[发明专利]宽带多功能多比特可激励超构表面系统-CN202110222529.8有效
发明人：李思佳;韩博文;曹祥玉;刘涛;韩江枫;田江浩 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2021-02-26 - 公布日： 2022-11-11 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：提出一种宽带多功能可激励超构表面系统，其单元为长方体结构，上下表面均为正方形，包括介质板、介质板上表面具有缝隙三角形金属贴片、介质板上表面矩形金属贴片、介质板上表面四个分形金属贴片、介质板下表面金属地贴片、穿过介质板的金属过孔、穿过介质板的金属探针，以及介质板下表面的SMA接口。通过对超构表面单元及其旋转90°、180°和270°单元进行两比特编码，通过组阵并连接微波传输线构成宽带多功能可激励超构表面系统。10dB的单站RCS减缩覆盖4.6‑5.9GHz，相对带宽25％，最大减缩量超过25dB；辐射带宽覆盖6.32‑7.46GHz。在不同激励条件下，该系统可实现四波束辐射和不同模态涡旋电磁波辐射。该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。
宽带多功能比特激励表面系统

[发明专利]不对称电磁波传播的多功能手征超构表面-CN202110310681.1有效
发明人：李思佳;韩博文;曹祥玉;李卓越;黄国帅 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2021-03-23 - 公布日： 2022-10-18 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：提出一种不对称电磁波传播的多功能手征超构表面，其单元由三层介质板和四层金属贴片组成，第一层金属贴片由七段宽度相同、长度不同的长条形金属贴片组成，第二层金属贴片为长条形金属贴片，第三层金属贴片与第一层金属贴片呈手征特性，第四层金属贴片由两个L型和两个Z型金属贴片组合而成。之后由上述单元组成一个28×28的周期阵列。手征超构表面可以在4.71GHz～5.83GHz的频段内将朝+z轴方向入射的x极化波透射出右旋圆极化波，同时在相同的频段内可以将朝‑z轴方向入射的左旋圆极化波反射为左旋圆极化波，相对带宽达到21.25％，透射总能量最高可达77.5％；该手征超构表面具有较宽的工作带宽，在无线射频系统上具有重要的应用价值。
不对称电磁波传播多功能手征超构表面

[发明专利]基于周期金属超结构的V/UHF频段轻小型高增益天线设计方法-CN202110860592.4有效
发明人： 曹祥玉;李思佳;周禹龙;高军 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2021-07-28 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：提出一种基于周期金属超结构的V/UHF频段轻小型高增益天线，能够收拢和展开，包括中心杆、卡盘、振子座、加载阻抗匹配器的前向周期金属振子、后向周期金属振子以及馈电连接线；天线收拢后整体呈大致圆柱体形状，展开后整体呈双锥形状；中心杆外部有两个卡盘，用于M1个前向周期金属振子和M2个后向周期金属振子的收拢。通过周期金属振子超结构引导天线的电磁波定向辐射，本发明的天线能够提高天线的增益，同时能够实现天线在VHF和UHF两个频段的宽带工作；天线VHF和UHF两个频段的相对带宽分别为46.8％和56％，且在这两个频段的全向辐射不圆度小于3dB。本发明的天线具有较宽的工作带宽，在无线射频系统上具有重要的应用价值。
基于周期金属结构 uhf 频段小型增益天线设计方法

[发明专利]基于数字电磁超表面的低RCS宽带印刷缝隙天线-CN202011012054.1有效
发明人：杨欢欢;曹祥玉;李桐;杨宾锋;代传金;丛丽丽;郭泽旭 -专利权人：中国人民解放军空军工程大学
申请日： 2020-09-23 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： H01Q1/38 文献下载
摘要：提出一种基于数字电磁超表面的低RCS宽带印刷缝隙天线，为矩形薄片结构，自上而下包括超表面金属贴片(01)、超表面介质基板(02)、开缝金属地板(03)、介质基板(04)、馈电金属传输线(05)。通过超表面的数字排列减小天线的RCS，利用超表面和天线的耦合拓展天线工作带宽，由此同时实现了天线的宽带工作和低RCS。本发明的优点为：提出的印刷缝隙天线将超表面和天线结构一体化成形，同时提升了辐射和散射性能，且结构紧凑、简单。
基于数字电磁表面 rcs 宽带印刷缝隙天线

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