[发明专利]一种超薄宽带RCS缩减编码电磁超表面

说明书

本发明公开了一种超薄宽带编码RCS缩减超表面，涉及人工电磁超材料技术领域，由反射幅度相同，反射相位相差为180°的两种超表面单元按照PSO算法得到的优化规律排列组成。本发明基于阵列理论考虑设计两种AMC结构进行复合，从而有效拓宽RCS减缩作用带宽；根据相位相消原理，并使用粒子群(PSO)优化算法进行优化设计获得一种超薄超宽带的编码RCS缩减超表面；两种超表面基本单元相位差在全作用带宽(21‑35GHz)达到180°±1°，从而使该编码电磁超表面实现相对带宽达到47.2％、缩减效果超过10dB的优异性能。

技术领域

本发明涉及人工电磁超材料技术领域，尤其涉及一种超薄宽带RCS缩减编码电磁超表面。

背景技术

在现代战争中，隐身技术是其中的重要组成部分，对各类武器装备的生存与作战能力有着举足轻重的影响。天线是各类作战平台上重要的一部分，其本身是目标系统中具有强散射特性的结构。因此，有效控制减缩天线的雷达散射截面(RCS)成为设计低可探测性的雷达系统的关键。

新型人工电磁材料(metamaterials)是一种具有广泛可调电磁性能的亚波长周期性排布的人工复合材料/结构。通过超材料人们可以实现从“双正”到“双负”的等效介电常数和磁导率调控，进而实现负折射率、逆多普勒效应、完美透射等多种反常效应。近年来，研究者在超材料的机理研究和实际应用等方面取得了长足的进展。在很多应用中，新型人工电磁表面能够替代人工电磁材料实现相同的电磁波调控功能，而且相比于新型人工电磁材料，新型人工电磁表面的厚度远小于工作波长，结构简单，容易制作，损耗相对更低。

最近，编码超表面这一概念走进了人们的视线。与传统超材料不同，其单元的相位响应与数字位“0”和“1”建立起对应关系。通过设计单元相位相反的阵列，可以消除正常入射波的反射，实现RCS减缩。在微波频段，已有一些用于RCS减缩的人造电磁导体(AMC)见于报道，但其窄带宽问题严重制约了其应用。

因此，提出一种超薄宽带RCS缩减编码电磁超表面，解决现有技术中存在的问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超薄宽带RCS缩减编码电磁超表面，基于阵列理论考虑设计两种AMC结构进行复合，从而有效拓宽RCS减缩作用带宽，根据相位相消原理，并使用粒子群(PSO)优化算法进行优化设计获得一种超薄超宽带的编码RCS缩减超表面。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超薄宽带编码RCS缩减超表面，由反射幅度相同，反射相位相差为180°的两种超表面单元按照PSO算法得到的优化规律排列组成。

可选的，所述超表面单元结构包括依次设置的底板金属层、中间介质层和顶层图形单元。

可选的，所述超表面单元种类包括：代表1的第一超表面单元、代表0的第二超表面单元。

可选的，所述第一超表面单元的所述顶层图形单元的图形包括多个同心四分之一圆环和一根传输线，其中，所述传输线贯穿所述同心四分之一圆环且与所述中间介质层的对角线重合；所述第二超表面单元由所述第一超表面单元沿对称中心旋转90°得到。

可选的，所述第一超表面单元的反射相位为90°，所述第二超表面单元的反射相位为0°，其中以所述第二超表面单元的反射相位做为参考相位。

可选的，所述第一超表面单元的所述顶层图形单元的图形由第一半径四分之一圆环结构，第二半径四分之一圆环结构，第三半径四分之一圆环结构和传输线贴片结构组成，所述顶层图形单元的图形的中心与单元中心重合。

可选的，所述顶层图形单元的材质为铜。