[實用新型]一種太赫茲寬帶隨機表面

有效

• 申請號: 201520209034.1
• 申請日: 2015-04-08
• 公開（公告）號: CN204680754U
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 程強;董荻莎;趙捷;陳潔;高麗華;王科;崔鐵軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳琛

技術領域

本實用新型涉及新型人工材料領域，具體涉及一種太赫茲寬帶隨機表面。

背景技術

新型人工電磁材料是一種人工復合結構，由若干亞波長單元按照周期或準周期排列組成，具有自然界媒質所不具備的電磁性質。通過改變單元結構及其空間排列來改變電磁波傳播路徑上空間的電磁特性，從而控制電磁波的傳播。

新型人工電磁材料超表面屬于新型人工電磁材料領域，特點是僅需很薄的厚度就能完成對電磁波傳播的控制。

實用新型內容

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，能有效的實現寬帶，大角度范圍入射的低散射隨機表面。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，入射波的反射相位也相應改變。通過在陣列表面的不同位置，選取不同反射相位的單元，可以讓整個陣列表面對入射波形成一種類似漫反射的效果，讓能量向不同的方向反射，從而減少主散射方向上的散射能量。

技術方案：為解決上述問題，本文實用新型了一種太赫茲寬帶隨機表面，包括若干個具有不同貼片尺寸的單元陣，每個單元陣由若干個相同的諧振單元組成；所述諧振單元包括金屬貼片層、介質層和金屬地板層，所述介質層位于金屬貼片層和金屬地板層之間；所述諧振單元有兩種結構：第一種井字形單元結構，是井字形的金屬環帶包圍一個正方形的金屬片；第二種回字形單元結構，是口字形的金屬環帶包圍一個正方形的金屬片。

進一步的，第一種井字形單元結構：單元周期為a₁＝100μm，介質層厚度為t＝30μm，井字形金屬環帶的線寬為d₁＝5μm，井字的枝節長度為b₁，井字形金屬環帶與中心金屬方塊的間隔為g₁＝5μm；第二種回字形單元結構：單元周期為a₂＝100μm，介質層厚度為t＝30μm，回字形金屬環帶的線寬為d₂＝5μm，中心金屬方塊的邊長為b₂，回字形金屬環帶與中心方塊金屬的間隔為g₂＝5μm；所述b₁取值從5μm到20μm，b₂取值從12μm到21μm,通過b₁和b₂在規定范圍內的變化取值形成若干個尺寸不等的單元陣，若干個尺寸不等的單元陣的反射相位的變化范圍在歸一化之后能夠覆蓋0～360°的范圍。

進一步的，所述介質層的材料為有機高分子聚合物介質材料，厚度為微米量級。

進一步的，所述介質層的材料為聚酰亞胺。

進一步的，所述金屬地板層的膜層厚度為200-250納米。使電磁波無法透射。

本實用新型單元結構有井字形和回字形兩種。這兩種單元進行結構尺寸微調時的反射相位歸一化到0～360度后，能夠完全覆蓋0～360度的變化范圍，從而可以完美地模擬自然界中漫反射的情況，將入射波反射到任意的方向。為了使反射波的能量最均勻地向各個方向反射，陣列中不同反射相位單元陣的排列方式可以使用遺傳算法進行優化。

其中：b₁和b₂值的確定方法：首先通過軟件生成一個二維隨機矩陣，二維隨機矩陣單元的取值范圍為0到360內的整數值，該二維隨機矩陣單元代表了隨機表面每個單元陣的相位值；然后，利用相位和尺寸b_1、b₂之間的數值關系，通過單元陣相位的二維隨機矩陣得到隨機表面單元陣的尺寸矩陣，即b_1、b₂的取值矩陣。

本實用新型調整諧振單元參數，可控制隨機表面工作在除太赫茲波段以外的其他頻段。

本實用新型若干個具有不同貼片尺寸的單元陣組成陣列，且若干個單元陣的排列方式為隨機排列，或者是通過粒子群算法進行優化。使反射波的能量最均勻地向各個方向反射。

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，考慮到加工精度問題，采用了兩種單元結構，使反射相位完全覆蓋0～360度變化范圍。僅用一層結構，可以進一步實現共形等特殊目標，同時避免了多層結構的加工誤差。

2、本實用新型利用多諧振結構拓寬了工作頻帶，單元的隨機排布制造出類似漫反射的效果，散射波干涉相消，可以在較寬的帶寬的情況下顯著降低后向散射主要散射方向上的強度，工作的環境要求較低，適應能力強。