The invention discloses an electromagnetic coding basic unit and a metamaterial with self-adaptive function. The metamaterial comprises N*N (N is a non-zero positive integer) 2_bit programmable coding unit. The smart metamaterial unit structure includes metal structure layer, surface control diode, dielectric plate layer, total reflection zero transmission layer and dielectric plate layer; all units can be realized by programmable gate array. Now synchronous independent real-time control can produce four coding states, corresponding to four reflection phases - 0, 90, 180, 270. The intelligent metamaterial can perceive the position and angle of the metamaterial by helical instrument, and can generate beam deflection, orbital angular momentum beam of a specific mode and reduced radar cross section (RCS) of the target according to the pre-programmed settings, thus realizing the adaptive generation of different electromagnetic responses of the metamaterial to a specific space state. The invention has the advantages of single layer structure and easy processing.
【技术实现步骤摘要】
一种具有自适应功能的电磁编码基本单元及超材料
本专利技术涉及一种新型人工电磁材料,尤其涉及一种在微波段具有自适应功能的电磁编码超材料。
技术介绍
新型人工电磁材料,亦称电磁超材料(Metamaterials),是将具有特定几何形状的宏观基本单元周期/非周期性地排列,或者植入到基体材料体内(或表面)所构成的一种人工材料。电磁超材料和传统意义材料的区别在于用宏观尺寸单元代替了原来微观尺寸单元(原子或分子)。尽管二者的单元尺寸相差很大,但是它们对外加电磁波的响应都是通过基本单元谐振系统与外加电磁场的相互作用来体现的。电磁超材料从媒质的角度定义了电磁波的行为,为微波器件的设计提供了新的思路和方法。Capasso等人在2011年提出了广义斯涅尔定律,该定理是描述超材料表面电磁特性的基本定律,考虑了电磁波在超材料表面反射或者透射时产生的相位不连续性以及随之产生的异常反射和折射行为。人们可以设计人工表面结构来人为控制这种相位不连续性,进而可以利用二维超表面调控空间传播波。达到任意控制反射波和折射波的目的。实现如涡旋波束和贝塞尔波束等,甚至可以设计随机的相位分布,使得入射波束被随机散射到各个方向,形成漫反射,从而有效降低目标的雷达散射截面积,实现隐身。以上提到的超材料单元都是无源的,不可控的,一旦设计好之后功能也就被确定下来。并且不存在反馈机制,对于环境的变化无法自主地做出相关的响应。
技术实现思路
技术问题:为了克服现有技术中存在的不足,本专利技术提供一种具有自适应功能的电磁编码基本单元及超材料,通过螺旋仪的感应特定的环境变化。设计特定的数字编码矩阵并通过FPGA控制编码单 ...
【技术保护点】
1.一种具有自适应功能的电磁编码基本单元,其特征在于:该电磁编码基本单元包括依次设计的表层金属结构层(1)、表层调控二极管(2)、中间介质板层(3)、全反射零透射层(4)以及底部介质板层(5);其中,在底部介质板层(5)上设有全反射零透射层(4),在全反射零透射层(4)上设有中间介质板层(3),在中间介质板层(3)上设有表层金属结构层(1);表层金属结构层(1)包括第一矩形贴片(1.1)、第二矩形贴片(1.2)、方形贴片(1.3)、矩形内框(1.4)、矩形外框(1.5),矩形外框(1.5)位于表层金属结构层(1)内的四周,在矩形外框(1.5)内设有矩形内框(1.4),在矩形内框(1.4)内的两侧对称设有第一矩形贴片(1.1)、第二矩形贴片(1.2),在第一矩形贴片(1.1)、第二矩形贴片(1.2)之间设有方形贴片(1.3),两个表层调控二极管(2)分别位于第一矩形贴片(1.1)与方形贴片(1.3)之间以及第二矩形贴片(1.2)与方形贴片(1.3)之间。
【技术特征摘要】
1.一种具有自适应功能的电磁编码基本单元,其特征在于:该电磁编码基本单元包括依次设计的表层金属结构层(1)、表层调控二极管(2)、中间介质板层(3)、全反射零透射层(4)以及底部介质板层(5);其中,在底部介质板层(5)上设有全反射零透射层(4),在全反射零透射层(4)上设有中间介质板层(3),在中间介质板层(3)上设有表层金属结构层(1);表层金属结构层(1)包括第一矩形贴片(1.1)、第二矩形贴片(1.2)、方形贴片(1.3)、矩形内框(1.4)、矩形外框(1.5),矩形外框(1.5)位于表层金属结构层(1)内的四周,在矩形外框(1.5)内设有矩形内框(1.4),在矩形内框(1.4)内的两侧对称设有第一矩形贴片(1.1)、第二矩形贴片(1.2),在第一矩形贴片(1.1)、第二矩形贴片(1.2)之间设有方形贴片(1.3),两个表层调控二极管(2)分别位于第一矩形贴片(1.1)与方形贴片(1.3)之间以及第二矩形贴片(1.2)与方形贴片(1.3)之间。2.根据权利要求1所述的一种具有自适应功能的电磁编码基本单元,其特征在于:所述中间介质板层(3)的厚度为1.5-2.0mm,介电常数为2.5-2.8,损耗角正切为0.001-0.002,底部介质板层(5)的厚度为0.5-0.7mm,损耗角正切为0.01-0.02。3.根据权利要求1所述的一种具有自适应功能的电磁编码基本单元,其特征在于:所述表层金属结构层(1)的几何参数如下:4.一种采用权利要求1所述的一种具有自适应功...
【专利技术属性】
技术研发人员:崔铁军,马骞,景洪波,白国栋,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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