[发明专利]一种超宽带漫反射超表面

权利要求书

1.一种超宽带漫反射超表面，其特征在于，从上至下依次包括：编码单元(1)、介质板(2)和金属接地层(3)；

所述介质板的第一表面印制M×N(M≥2，N≥2)个周期性排布的编码单元(1)，所述介质板的与第一表面相对的第二表面设置有金属接地层(3)；

所述编码单元(1)包括K×K(K≥2)个周期性排布的编码子单元；所述编码单元(1)包括：第一编码子单元(4)和第二编码子单元(8)；通过最优编码序列，确定第一编码子单元(4)和第二编码子单元(8)在介质板第一表面上的数量和位置；

所述第一编码子单元(4)和所述第二编码子单元(8)在所述介质板上具有高度差；

所述第一编码子单元(4)为半径为r1的第一圆环(6)，所述第一圆环(6)向内凹陷有四个长度为L1、宽度为W1的第一矩形凹槽(7)；所述第一矩形凹槽(7)沿所述第一圆环(6)的周向方向均匀设置；

所述第二编码子单元(8)为半径为r2的第二圆环(11)，所述第一圆环(6)向内凹陷有四个长度为L2、宽度为W2的第二矩形凹槽(12)；所述第二矩形凹槽(12)沿所述第一圆环(6)的周向方向均匀设置。

2.根据权利要求1所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，所述第一编码子单元(4)设置在所述介质板的表面；所述第二编码子单元(8)设置在所述介质板的厚度的三分之一处。

3.根据权利要求2所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，在介质板的厚度为H，在所述介质板的第一表面上挖设高度为2/3H的孔洞(10)；所述第二编码子单元(8)设置孔洞(10)的底面上。

4.根据权利要求1所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，所述第一矩形凹槽(7)和所述第二矩形凹槽(12)上均设置有倒角。

5.根据权利要求1所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，所述第一编码子单元(4)、与其都对应的介质板和金属接地层(3)形成第一基本单元；所述第二编码子单元(8)、与其都对应的介质板和金属接地层(3)形成第二基本单元；所述第一基本单元的大小与所述第二基本单元以2×2排列时的大小一致。

6.根据权利要求5所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，一个第一基本单元与以2×2排列的四个第二基本单元形成一个编码子阵列。

7.根据权利要求6所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，在所述第一编码子单元(4)中，r1为3.8mm,L1为2.09mm,W1为0.5mm；在所述第二编码子单元(8)中，r2为2.15mm,L2为0.54mm,W2为0.3mm。

8.根据权利要求7所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，所述第一基本单元的边长为10mm；所述第二基本单元的边长为5mm。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的超宽带漫反射超表面，其特征在于，

通过最优编码序列，确定第一编码子单元及第二编码子单元，在介质板第一表面上的数量和位置的过程，包括：

S1：构建包括M×N个周期性排布的超表面单元的漫反射超表面，根据阵列天线方向图叠加原理，当入射电磁波作用在漫反射超表面上时，通过单元方向函数EP和阵因子方向函数AF表示漫反射超表面的远场散射场F：

F＝EP·AF

其中k₀表示自由空间中的波数，和d分别表示漫反射超表面单元的相位响应和周期，θ和分别表示反射电磁波的俯仰角和方位角，θ_i和分别表示入射电磁波的俯仰角和方位角；

S2：通过F构建成本函数CostFunction，并通过CostFunction对漫反射超表面的编码序列进行穷举优化，得到最优编码序列，其中CostFunction的表达式为：

CostFunction＝min(F_max)；

S3：将最优编码序列中的二进制编码“0”与第一编码子单元对应，二进制编码“1”与第二编码子单元对应，得到第一编码子单元和第二编码子单元在介质板第一表面上的数量和位置。