[发明专利]一种工作在宽频带全极化的智能多普勒隐身衣

说明书

本发明公开了一种工作在宽频带全极化的智能多普勒隐身衣，包括一个时间调制反射式超表面，使用智能时变控制系统自适应调节，所述时间调制反射式超表面由控制接口和超表面单元阵列排布组成，每个超表面单元从上到下依次包括上层金属图案及连接的变容二极管、介质基板和金属地，金属图案由一个方形的铜片和围绕方形铜片的四个相同的梯形铜片组成，在方形和梯形铜片的四个间隙中集成四个相同的变容二极管；所述智能时变控制系统由速度传感器、微控制单元、计算机和任意波形发生器组成，在算法的控制下，实时检测运动速度并为超表面提供相应的控制信号。本发明具有较高的自适应性，可以在不受人为控制的情况下实时隐藏运动系统中产生的多普勒效应。

技术领域

本发明涉及一种工作在宽频带全极化的智能多普勒隐身衣。

背景技术

隐身一直是电磁超材料领域的研究热点。在过去十几年中，应用超材料已在实验中验证了多种隐身器件，可对光波、微波以及声波等进行有效隐身。随着超表面的出现和发展，隐身器件已从最初的三维被动版本发展演进到如今的超薄甚至是可重构和可编程形式，在众多领域中应用潜力巨大。然而，在之前的隐身方案设计中，隐身器件几乎均是在空间域中构造和实现的，仅用于引导电磁波在空间中的传播，因此它们只能用于隐藏不涉及动量变化的静止物体。多普勒效应是一种人们所熟知的频移现象，每当源和观察者彼此靠近或远离时都会发生这种现象。因此，由于运动引起的多普勒频移，已有的时不变稳态隐身衣在发生运动时将变的可被探测，从而导致隐身失效。此外，当前的隐身衣通常是无源被动的，或者需要手动操作才能实现动态隐形。为了解决上述问题，研制一种具有智能特性的多普勒隐身衣非常必要。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种工作在宽频带全极化的可以用来实时抵抗多普勒频移的智能多普勒隐身衣。

技术方案：一种工作在宽频带全极化的智能多普勒隐身衣，包括一个时间调制反射式超表面，使用智能时变控制系统进行控制；所述时间调制反射式超表面包括n×n个超表面单元阵列排布组成；在电磁波照射下，所述智能时变控制系统用于根据所述智能多普勒隐身衣覆盖的目标的运动速度大小输出相应的时序控制信号，在一个周期内控制所述时间调制反射式超表面的反射相位有序变化，从而实现电磁波的频率偏移来抵消运动目标固有的多普勒频移。

进一步的，所述超表面单元由上至下依次包括金属图案层、介质基板和金属地；所述金属图案层包括方形铜片、四个相同的梯形铜片和四个相同变容二极管，其中，方形铜片位于中心，四个相同的梯形铜片沿x方向和y方向对称排布在方形铜片四周，相邻的梯形铜片相互连接，且每个梯形铜片分别通过一个变容二极管与方形铜片相连；方形铜片经过金属化通孔连接到金属地。

进一步的，所述梯形铜片的上底与方形铜片的边平行，并使用变容二极管连接。

进一步的，所述时间调制反射式超表面中，同一行的超表面单元通过x方向的梯形铜片串联起来；同一列的超表面单元通过y方向的梯形铜片串联起来，从而将阵列中的所有梯形铜片都连接了起来，然后将阵列边缘的梯形铜片连接到控制接口，通过所述控制接口为变容二极管提供偏置电压，控制超表面单元的状态。

进一步的，所述介质基板材料为F4B，介电常数2.65，损耗角正切0.001。

进一步的，所述智能时变控制系统包括速度传感器、微控制单元和任意波形发生器；所述速度传感器用于检测目标的运动速度，并发送到微控制单元；所述微控制单元用于指示任意波形发生器产生具有相应频率的调制信号，用来驱动所述时间调制反射式超表面。