一种双频幻觉超构表面

本发明涉及电磁，具体涉及一种双频幻觉超构表面。

背景技术：

1、隐身，通俗意义指“把身体隐藏起来”，又被称为“目标特征信号控制”。由以上两种描述可知，“隐身”实现的方式不仅仅指的是“使被隐身物体透明”。物体之所以能够被发现或探测到，主要原因是其自身发出的特征信息(如红外信号)或外界探测波接触物体后反馈的物体特征信息(如雷达反射信号)进入了探测器中而被感知。所以只需要通过某种手段对物体表露的特征进行调整，无论是采用隐藏自身存在还是欺骗观测方的方式，只要人眼或者探测器获取不到物体发出的信息，就能够实现隐身。电磁幻觉，能将物体的散射调节至一个与被隐身物体信息无关的，对探测器产生欺骗性的幻觉图像，达到隐匿身形的作用。总的来说，隐身是将自身的特征信息调节至与周围环境相同，与之融为一体；幻觉是将自身特征信息调节至任意与本身无关的物体相同，两者均是军事中实现电磁伪装的重要方法。

2、变换光学开启了采用超材料实现电磁幻觉的应用步伐。然而传统的变换光学方法设计的电磁幻觉器件，通常需要非均匀的和各向异性的材料，从而导致制造起来既复杂又耗时。超构表面为由亚波长尺度的人工原子构成的二维平面，具有自然界不存在的物体特性。因为其优异的电磁波前调控能力，被广泛运用于电磁器件设计中。目前基于超表面的幻觉器件只能工作在单一频率，无法适应复杂多变的电磁环境。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种双频幻觉超构表面，通过设计超表面单元，可以在两个工作频率下实现反射波的全相位覆盖。两个频率的反射相位分别由不同的谐振结构控制，它们可以独立工作且不会相互耦合。并通过对超表面上每个单元的结构设计，最终实现双频集成的电磁幻觉表面，克服传统幻觉表面工作在单一频率的局限性。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种双频幻觉超构表面，包括呈矩阵排列的n×n个超表面单元，超表面单元包括从上到下依次连接的第一介质层、第二介质层，第一介质层的上表面附着第一金属层，第二介质层的上表面附着第二金属层，第二介质层的下表面附着第三金属层，第一金属层与第二金属层包括矩形贴片、开口谐振环，矩形贴片的中心与开口谐振环的圆心为超表面单元的中心，并且矩形贴片与开口谐振环不相交。

4、进一步地，第三金属层为底板。

5、进一步地，第一介质层与第二介质层为由聚四氟乙烯构成的介质基板。

6、进一步地，超表面单元需要补偿的反射相位利用下述公式进行设计，即：

7、

8、其中，表示超表面单元需要补偿的反射相位，π表示金属的反射相位，k0表示电磁波在自由空间的波数，θ表示电磁波的入射角度，h表示幻觉物体相对参考面的高度，cos(·)表示余弦函数。

9、本发明具有以下有益效果：

10、本发明所提出的一种双频幻觉超构表面，克服了传统幻觉超表面在单一频率下工作的局限性，能够在两个工作频率下实现反射波的全相位覆盖，并且产生的幻觉图像与真实幻觉物体的相似度高，能够实现隐身防护功能，且具备较好的宽带特性。

技术特征：

1.一种双频幻觉超构表面，其特征在于，包括呈矩阵排列的n×n个超表面单元，超表面单元包括从上到下依次连接的第一介质层、第二介质层，第一介质层的上表面附着第一金属层，第二介质层的上表面附着第二金属层，第二介质层的下表面附着第三金属层，第一金属层与第二金属层包括矩形贴片、开口谐振环，矩形贴片的中心与开口谐振环的圆心为超表面单元的中心，并且矩形贴片与开口谐振环不相交。

2.根据权利要求1所述的双频幻觉超构表面，其特征在于，第三金属层为底板。

3.根据权利要求1所述的双频幻觉超构表面，其特征在于，第一介质层与第二介质层为由聚四氟乙烯构成的介质基板。

4.根据权利要求1所述的双频幻觉超构表面，其特征在于，超表面单元需要补偿的反射相位利用下述公式进行设计，即：

技术总结本发明涉及电磁技术领域，公开了一种双频幻觉超构表面，包括呈矩阵排列的n×n个超表面单元，超表面单元包括从上到下依次连接的第一介质层、第二介质层，第一介质层的上表面附着第一金属层，第二介质层的上表面附着第二金属层，第二介质层的下表面附着第三金属层，第一金属层与第二金属层包括矩形贴片、开口谐振环，矩形贴片的中心与开口谐振环的圆心为超表面单元的中心，并且矩形贴片与开口谐振环不相交；本发明所提出的一种双频幻觉超构表面，克服了传统幻觉超表面在单一频率下工作的局限性，并且产生的幻觉图像与真实幻觉物体的相似度高，能够实现隐身防护功能，且具备较好的宽带特性。技术研发人员：蔡通,黄海霖,管春生,梁建刚,崔星烁,李晓峰,孟向洋受保护的技术使用者：中国人民解放军空军工程大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29