太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法及装置

本发明涉及多波束阵列编码，特别是涉及一种太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法及装置。

背景技术：

1、超表面，一种二维超材料，因其结构简单、易于制造而受到科学家及工程界学者的广泛关注，已经被用于滤波、隐身、全息成像等方面。2014年东南大学崔铁军教授首次提出编码超表面，用二进制编码对超表面相位/幅值进行数字化编码。编码超表面的远场方向图取决于阵列单元的编码，通过改变编码能够实现任意的远场方向图。

2、然而，传统的编码超表面阵列综合依赖电磁仿真（em）模型。利用em仿真软件对编码超表面阵列建模仿真一次通常需要几个小时，对于大规模阵列甚至需要超过一周，而在编码超表面设计过程中需要多次阵列仿真。这导致超表面阵列编码综合的计算代价大、周期长，难以实际应用需求。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够缩短仿真时间，从而大幅减少远场方向图评估时间，快速获取激励向量的太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法及装置。

2、一种太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法，所述方法包括：

3、构建太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型；

4、在所述太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型下，通过凸优化算法求解单波束的激励向量；

5、根据所述单波束的激励向量，通过梯度优化算法求解多波束的激励向量；

6、基于所述多波束的激励向量获得多波束阵列编码。

7、一种太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码装置，所述装置包括：

8、模型构建模块，用于构建太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型；

9、单波束激励向量获取模块，用于在所述太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型下，通过凸优化算法求解单波束的激励向量；

10、多波束激励向量获取模块，用于根据所述单波束的激励向量，通过梯度优化算法求解多波束的激励向量；

11、阵列编码模块，用于基于所述多波束的激励向量获得多波束阵列编码。

12、上述太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法及装置，通过构建太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型；然后在太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型下，通过凸优化算法求解单波束的激励向量；根据单波束的激励向量，通过梯度优化算法求解多波束的激励向量；最后基于多波束的激励向量获得多波束阵列编码。本发明采用分层优化的构思，通过在初期获得单波束的激励向量，然后基于单波束的激励向量进行优化求解，以获得优化后的多波束的激励向量，进而获得超表面单元的透射相位，该相位能够同时产生不同的波束，最终完成多波束阵列编码。通过本方法，能够缩短仿真时间，从而大幅减少远场方向图评估时间，从而可以实现多波束太赫兹透射超表面的编码快速获得，对于无线通信、雷达成像等领域具有重要的作用。

技术特征：

1.一种太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法，其特征在于，所述太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型，表达式为：

3.根据权利要求1所述的太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法，其特征在于，所述单波束优化目标函数和约束条件表达式为：

4.根据权利要求1所述的太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法，其特征在于，基于所述单波束的激励向量构建多波束优化目标函数和约束条件，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法，其特征在于，所述多波束优化目标函数和约束条件表达式为：

6.一种太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码装置，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法，所述装置包括：

技术总结本发明涉及一种太赫兹透射编码超表面的多波束阵列编码方法及装置，通过构建太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型；然后在太赫兹透射编码超表面多波束阵列模型下，通过凸优化算法求解单波束的激励向量；根据单波束的激励向量，通过梯度优化算法求解多波束的激励向量；最后基于多波束的激励向量获得多波束阵列编码。通过本方法，能够缩短仿真时间，从而大幅减少远场方向图评估时间，从而可以实现多波束太赫兹透射超表面的编码快速获得，对于无线通信、雷达成像等领域具有重要的作用。技术研发人员：杨琪,王宏强,易俊受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23