[實用新型]一種太赫茲寬帶編碼隨機表面

有效

• 申請號: 201520027917.0
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN204348919U
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 程強;高麗華;趙捷;崔鐵軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型屬于新型人工電磁材料領域，具體涉及一種太赫茲寬帶編碼隨機表面。

背景技術

本實用新型中涉及的新型人工電磁材料是指一種具有天然媒質所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合媒質，通過改變單元結構及其空間排列來達到控制材料電磁特性的目的，可以得到分布更加廣泛的介電常數和磁導率，實現更加新奇的電磁特性。

太赫茲(THz)波頻率范圍為0.1THz—10THz，波長范圍為3mm—0.03mm，對應的能量范圍在0.04—4kJ/mol，在電磁波譜中波長介于微波的亞毫米波段與近紅外波之間。與其他波段的電磁波相比，太赫茲波具有瞬時性、寬帶性、高相干性以及低能性等獨特性質，這使得太赫茲波具有重大的科學價值和廣闊的應用前景。然而由于自然界中許多材料對太赫茲輻射不敏感，能操控太赫茲波的材料昂貴而稀少，太赫茲波段的功能器件匱乏，而人工電磁材料最大的優點就在于可以通過改變單元結構和組成成分來實現所需的媒質參數，在填補太赫茲空白的研究進程中有望大顯身手。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提供一種結構簡單，易于制作，能有效同時實現一比特、二比特、三比特及以上等多比特編碼的太赫茲寬帶低散射隨機表面。通過設計有限個單元種類的排布規律，也即編碼順序來實現特定目標的太赫茲隨機表面。這種隨機表面可以通過對基本單元結構尺寸參數的調整，實現對單元諧振頻率的微調，進而改變入射波的反射相位。單個尺寸的改變即可實現寬頻帶大相位的調整，能同時實現一比特至多比特編碼隨機表面。一般的“單層寬帶隨機表面”采用全隨機相位，原則上每個單元的尺寸都不一樣，而本實用新型采用有限數目的單元種類，大大簡化了設計過程，對有限個單元種類排布規律的研究，即編碼順序的優化設計也可以實現更優的效果。

技術方案：本實用新型的一種太赫茲寬帶編碼隨機表面包括金屬貼片層，介質層和金屬地板層；所述介質層是聚酰亞胺或者其他有機高分子聚合物介質材料，厚度為微米量級；所述金屬地板層位于介質層下表面，膜層厚度為200納米及以上，用于防止電磁波透射；所述金屬貼片層的基本單元為一階迭代的閔科夫斯基環。

所述一階迭代的閔科夫斯基環，介質層厚度t，金屬貼片層基本單元周期為p＝90μm，一階迭代的閔科夫斯基環線寬為w，環結構內側距離為Lin＝23μm，縫隙外圍寬度為g＝15以及環的總長度為L，L的取值范圍是從33μm到90μm，當L＝33μm時，一階迭代的閔科夫斯基環退化為方環；當L＝90μm時，相鄰兩個基本單元相連。

所述一階迭代的閔科夫斯基環，當L值不同時，不同尺寸的基本單元具有不同的反射相位，由在0.8—1.8THz頻帶內相位差接近180度的兩種尺寸基本單元組成一比特編碼，或者相位差接近90度的四種尺寸基本單元組成二比特編碼，或者相位差接近45度的八種尺寸基本單元組成三比特編碼，以及更多尺寸的基本單元來組成更高比特數的編碼，各基本單元隨機無規律排布。

所述金屬貼片層，其基本單元排列方式，利用粒子群算法(PSO)等優化算法進行優化。

有益效果：與現有技術相比，本實用新型的優勢：

1.本實用新型制作簡單，加工方便。本實用新型使用的一階迭代閔科夫斯基環結構，一層金屬貼片層即可實現大的相移范圍。有限數目的單元種類也大大簡化了設計過程。單層結構可通過標準光刻技術進行加工制作，節省造價，也避免了多層結構對齊引發的加工誤差。

2.本實用新型具有超寬帶特性。不同于一般的人工電磁材料，應用在單元結構的諧振頻點上，工作頻率限于諧振頻率附近，帶寬較窄。本實用新型利用不同相位差的單元結構共同作用引起散射相消來顯著降低后向散射主要方向上的散射強度，避免了諧振頻點的限制，極大地拓寬了工作頻帶。

3.本實用新型對大角度斜入射電磁波的后向散射也具有較好的抑制作用。實際應用中的復雜電磁環境，斜入射比正入射更加普遍，因此本實用新型能較好地適應復雜電磁環境。

4.本實用新型同時具備便攜、重量輕、靈活度高等優點。總厚度在微米量級，易于共形，更具有普遍的應用意義。

附圖說明

圖1a是太赫茲寬帶編碼隨機表面單個單元結構，一階迭代閔科夫斯基環的正視圖，

圖1b是太赫茲寬帶編碼隨機表面單個單元結構的尺寸標注圖，其中示出了本實用新型中基本單元結構的周期p，一階迭代的閔科夫斯基環線寬為w，環結構內側距離為L_in，縫隙外圍寬度為g以及環的總長度為L。