基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法技术

基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法属于光学窗的电磁屏蔽技术领域，重叠圆环网栅的可随机参数包括直径与周期参数。本发明专利技术采用同时随机直径与周期参数的随机方式，周期的随机通过圆心位置的随机来实现，圆心位置的随机区域分别为四边形、六边形等多边形区域以及圆形区域，直径参数在以初始直径值为中心的对称范围内进行随机。将重叠圆环网栅中的每个圆环单元的圆心位置在固定区域内进行随机化来得到具有随机结构的重叠圆环网栅，此随机方法可有效地将网栅结构中圆环的周期与直径随机化。相对于传统的周期结构的网栅，基于此随机方法的重叠圆环网栅可有效地均化网栅的高级次衍射能量，使杂散光的分布更加均匀，显著降低了对成像质量的影响。 1

Design method of overlapping ring grid based on random and variable diameter of center center

The design method of overlapping ring grid based on the random and variable diameter of the center is an electromagnetic shielding field in the optical window. The random parameters of the overlapping ring mesh include the diameter and the periodic parameters. The invention adopts random method of random diameter and periodic parameter at the same time. The cycle is random through the random of the center of the center. The random regions of the center position are polygonal and hexagonal regions and circular regions, and the diameter parameters are random in the symmetrical range of the center of the center with the initial diameter value. An overlapping circle grid with random structure is obtained by randomization of the center position of each ring element in the overlapping ring mesh in the fixed area. This random method can effectively randomize the circle and diameter of the ring in the grid structure. Compared with the traditional periodic grid, the overlapped ring grid based on this random method can effectively homogenate the higher secondary diffraction energy of the grid, make the distribution of the stray light more uniform and significantly reduce the influence on the imaging quality. One

【技术实现步骤摘要】
基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法
本专利技术属于光学窗电磁屏蔽领域，特别涉及一种基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法。
技术介绍
随着无线设备的快速发展，电磁波被广泛应用于生产和生活的各个方面，空间电磁环境也变得越来越复杂，特别是在微波波段和无线电波段。因此，电磁干扰的屏蔽逐渐成为了诸多领域急需解决的问题，如光学窗精密探测、航空航天装置、医疗器械以及电子显示等领域。光学窗口的电磁屏蔽需要同时满足可见光和红外波段的高透过性以及微波和无线电波段的强电磁屏蔽性能。为了解决光学窗的电磁屏蔽问题，诸多方法相继被提出，如ITO透明导电膜，频率选择表面（FSS），石墨烯薄膜，纳米银线，金属网栅等。具有亚毫米级周期的金属网栅可透过波长小于其周期的可见光及红外波段的光，同时屏蔽掉波长大于其周期的微波及无线电波段的电磁波，在光学窗电磁屏蔽领域获得了广泛的应用。传统周期方格结构金属网栅的周期结构在光学波段起着二维衍射光栅的作用，这使得网栅在光学成像时会在像面上形成集中分布分光学衍射图样，集中分布的高级次衍射能量会降低光学探测器件的成像质量，影响正常探测，严重时会造成虚假目标的探测，危害极大。为了解决网栅衍射特性的问题，诸多不同结构网栅被提出。专利CN1889822“具有圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了具有圆环外形的金属网栅单元，按二维正交排列方式秘接排布构成金属网栅阵列，该结构有利于光学窗后成像系统成像质量的提高。专利CN101222839“一种具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了一种由两层圆环金属网栅加载于光学窗两侧构成的电磁屏蔽光学窗,解决高透光性和强电磁屏蔽性能不能同时兼顾的问题。专利CN2233113“无莫尔条纹电磁屏蔽观察窗”采用由两层数目不同的金属网平行放置,且它们经线或纬线存在一定的夹角,从而达到克服莫尔条纹现象,实现更清晰的视野。专利CN103763907A“基于二维正交分布相切圆环及内切子圆环阵列的电磁屏蔽光窗”描述了由按二维正交分布的基本圆环以及其内切子环构成的金属网栅结构，该结构可实现网栅高级次衍射能量的深度优化。专利CN103763901A“基于三角分布相切圆环及内切子圆环阵列的电磁屏蔽光窗”描述了一种加载于光学窗透明基片表面的含有内切子环结构的金属圆环按等边三角形排列密接构成的网栅阵列，该结构可显著的降低网栅高级次衍射光强分布的不均匀性,对成像影响更小。专利CN103763896A“双层交错多周期金属圆环嵌套阵列的电磁屏蔽光窗”描述了一种由两层交错排列的金属网栅构成的电磁屏蔽光窗,显著降低了网栅衍射光强分布的不均匀性,减小对成像的影响。专利CN102723126A“一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜”描述了一种导电区域由形状不规则的随机网格构成的透明导电薄膜，优势在于不会产生莫尔条纹。专利CN102902856A“金属网导电薄膜的随机网格设计方法、导电膜及其制作方法”描述了一种由规则图形组成的周期性网格生成不规则多边形组成的随机网格,避免莫尔条纹的产生以及消除透过率差异。专利CN104950365A“一种光学透明频率选择表面结构及制作方法”描述了一种基于随机裂缝掩膜的频率选择表明结构，优势在于可避免因金属线宽增加而降低透光性问题且可实现均化高级次衍射能量的目的。专利1-6均为传统的周期结构金属网栅，传统结构网栅具有固定大小的周期，因此在光学波段的高级次衍射能量分布较为集中，严重地降低成像质量，在专利7-9中，提出了随机网格的设计方法，生成了随机分布的多边形网格结构，但相比于多边形结构，圆环结构因其自身的对称性，在均化网栅高级次衍射能量方面更具优势。本专利技术结合了圆环思想与随机思想提出了基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法，此随机方法将网栅的周期与直径参数同时随机化，因此相比于单参数随机结构基于双参数随机方式网栅结构的随机化效果更优，基于此随机方法的重叠圆环网栅通过改变网栅中圆环单元的直径与周期达到了均化高级次衍射能量的目的，高级次衍射能量对成像质量造成的影响显著降低，网栅可同时实现光学波段的高透过性与微波波段的强电磁屏蔽性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法，以改善传统周期结构金属网栅的高级次衍射能量集中分布的问题，可同时达到高透光率低成像质量影响与强电磁屏蔽性能。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术的思想是结合圆环结构与随机结构两种思想，提出了基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法，从而达到均化网栅高级次衍射能量的目的，同时保证网栅具有高透光性与强电磁屏蔽性能。一种基于重叠圆环网栅的直径参数与具有圆形随机区域的周期参数的随机方法，其特征在于该网栅由圆环单元构成，在周期阵列排布的重叠圆环网栅的基础上进行随机化得到，网栅的可随机参数包括直径2R与周期g。根据权利要求1所述的基于重叠圆环网栅的直径参数与具有圆形随机区域的周期参数的随机方法,其特征在于，包括如下步骤：（1）将圆环单元以60°周期阵列排布，为了保证圆环间相互交叠；（2）在每个圆的圆心位置生成以圆心为中心的大小固定的区域；（3）在每个固定的区域内生成随机的点，即为随机后的圆心位置；（4）将每个圆的直径参数2R在初始直径参数2R0的对称范围[2R0-ΔR,2R0+ΔR]内进行随机化。根据权利要求1所述的基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于网栅的周期g与直径2R的比值g/2R大于1。根据权利要求1所述的基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于网栅的随机方式为同时随机周期g与直径2R参数。根据权利要求1所述的基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于周期g的随机范围可通过改变固定区域的大小来调节，固定区域的范围需小于圆环单元的区域范围。根据权利要求1所述的基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于，步骤1中，所述固定区域为四边形、六边形等多边形区域以及圆形。根据权利要求1所述的基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于周期g与直径2R的随机方式为均匀分布。本专利技术具有如下新颖性和显著效果：本专利技术提出了一种基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法，此随机方法可将重叠圆环网栅的周期与直径参数有效地随机化，通过合理地控制网栅参数与参数的随机范围来保证网栅各相邻圆环单元之间相互交叠电气连接且可生成直径与周期同时随机的重叠圆环网栅结构。本专利技术提出了一种基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法，相比于传统的周期结构网栅，基于此随机方法的重叠圆环网栅有效地将网栅结构中的周期与圆环直径随机化，生成了具有不同方位不同直径的圆环单元结构的重叠圆环网栅，此结构随机网栅可有效地均化集中分布的高级次衍射能量，降低对成像质量的影响，且同时可实现高透光率与强电磁屏蔽效率。随机结构的重叠圆环网栅的各圆环单元具有不同的直径与不同的周期，在原理上改善了网栅高级次衍射能量的集中分布问题。附图说明图1为本专利技术所述的随机重叠圆环结构金属网栅的结构示意图。图2为本专利技术所述的随机重叠圆环结构金属网栅的直径2R的随机方法示意图。图3为本专利技术所述的随机重叠圆环结构金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法，其特征在于该网栅由圆

【技术特征摘要】
1.一种基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法，其特征在于该网栅由圆环单元构成，在周期阵列排布的重叠圆环网栅的基础上进行随机化，网栅的可随机参数包括直径2R与周期g。2.根据权利要求1所述的基于圆心位置随机与变直径的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于，包括如下步骤：（1）将圆环单元以60°周期阵列排布，相邻圆环间相互交叠；（2）在每个圆环的圆心位置生成以圆心为中心的大小固定的区域；（3）在每个圆环中心的固定区域内生成一个随机点，即为随机后的圆心位置；（4）将每个圆的直径参数2R在初始直径参数2R0的对称范围[2R0-ΔR,2R0+ΔR]内进行随机化。3.根据权利要求1所述的基于重叠圆环网栅的直径参数与具有圆形随机区域的周...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永猛，左翠莲，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23