[发明专利]超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构及设计方法

权利要求书

1.一种超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构，其特征在于：由8种PCM单元采用随机编码的形式在二维平面上排列构成；8种PCM单元的相位响应由低到高依次相差22.5°，分别记为“000”，“001”，“010”，“011”，“100”，“101”，“110”，“111”；

每种PCM单元均为双箭头形谐振器，包括短截线谐振器和对称设置在短截线谐振器两端的V型谐振器；通过调整双箭头形谐振器的旋转角度以及V型谐振器中箭头长度，实现交叉偏振反射的相位和振幅的控制。

2.根据权利要求1所述的超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构，其特征在于：8种PCM单元均采用周期长度为p的方式在二维平面随机编码排列构成；周期长度p取值4~6mm。

3.根据权利要求1所述的超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构，其特征在于：8种PCM单元均采用无固定周期的方式在二维平面随机编码排列构成。

4.根据权利要求1所述的超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构，其特征在于：通过调节每种PCM单元中的介质层厚度，进而控制反射波的相位和振幅。

5.一种超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，建立初始PCM单元：通过优化设计和仿真，建立初始PCM单元；在初始PCM单元中，短截线谐振器与x轴之间的夹角为β，V型谐振器中箭头长度为a；V型谐振器中单边箭头与短截线谐振器的夹角为α，短截线谐振器的长度为b，PCM单元采用等宽设计，宽度为c；其中，β已知，α、b和c，通过优化设计得出；

步骤2，选取参考反射相位：选取中心频率处的交叉偏振反射相位作为设计参考；

步骤3，拟合相位随长度a变化曲线：以步骤2选取的参考反射相位为中心，进行数次样条插值，用matlab拟合交叉偏振反射相位随长度a变化的曲线；

步骤4，选择8个PCM单元的反射相位：将8种PCM单元“000”，“001”，“010”，“011”，“100”，“101”，“110”，“111”的相位响应按从低至高依次相差22.5°的方式进行选择；

步骤5，求解前4个PCM单元的结构尺寸：根据步骤4选择的反射相位，以及步骤3拟合的相位随长度a变化曲线，得到前4个PCM单元分别所对应箭头长度a，其余α、b和c尺寸保持不变；

步骤6，获取后4个PCM单元的结构尺寸：将步骤5中得到的4个PCM单元分别旋转90°，得到后4个PCM单元的结构尺寸；

步骤7，随机编码：在二维平面上，采用固定周期长度p或无固定周期的方式，将步骤5和步骤6共同获取的8个PCM单元进行随机编码排列，排列过程中，每个PCM单元的结构尺寸保持不变，但每个PCM单元的旋转角度γ则随机。

6.根据权利要求5所述的超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构的设计方法，其特征在于：步骤1中，V型谐振器中单边箭头与短截线谐振器的夹角为α为80°。

7.根据权利要求5所述的超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构的设计方法，其特征在于：步骤2中的中心频率选取为30GHz。

8.根据权利要求5所述的超宽带极化不敏感的3比特随机编码超表面结构的设计方法，其特征在于：步骤4中，8种PCM单元“000”，“001”，“010”，“011”，“100”，“101”，“110”，“111”的交叉偏振反射相位分别为0、π/8、π/4、3π/8、π/2、5π/8、3π/4和7π/8。