一种电磁能量感知的智能隐身超表面制造技术

本发明专利技术涉及一种电磁能量感知的智能隐身超表面。该隐身超表面利用能量感知模块探测入射至所述超表面上的入射波的电磁特性，并将电磁特性反馈至微控制器；微控制器根据电磁特性控制PIN二极管的电压值，以切换超表面的工作状态；所述工作状态包括通信状态以及隐身状态。本发明专利技术能够实时切换隐身状态和通信状态。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁能量感知的智能隐身超表面
本专利技术涉及隐身超表面领域，特别是涉及一种电磁能量感知的智能隐身超表面。
技术介绍
电磁波隐身作为一种使物体无法被电磁波探测器或者人眼识别的技术，在军事、航天、海洋等
具有及其中重要的研究价值。在过去的二十年里，超材料和变换光学的出现为传统的电磁隐身领域注入了新的活力，迅速成为了21世纪电磁领域的研究热点。目前的隐身技术主要分为四类：拟态隐身；幻觉隐身；绕波隐身；以及吸波隐身。传统的吸波隐身主要是通过在物体表面涂敷吸波层和特殊的外形设计结合来实现降低雷达散射截面来实现隐身，由超表面设计的传统结构的吸波隐身，仅可在通带内吸波实现隐身，通带外透波实现通信，隐身和通信未在同一频段，无法实时切换隐身状态和通信状态，极化敏感，入射角度敏感，仍需人工干预。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电磁能量感知的智能隐身超表面，以解决无法实时切换隐身状态和通信状态，极化敏感，入射角度敏感，仍需人工干预的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种电磁能量感知的智能隐身超表面，包括：超表面、能量感知模块以及微控制器；所述超表面包括多个周期性排布的超表面单元；所述超表面单元由上至下叠层设置有上层金属结构、中层金属结构以及下层金属结构；所述上层金属结构包括第一介质基板、以及设于所述第一介质基板上的正方形金属贴片以及4个长方形金属贴片；所述正方形金属贴片设于所述第一介质基板的中心位置，4个所述长方形金属贴片分别设于所述第一介质基板的边缘中心位置，且4个所述长方形金属贴片之间设有第一间隙，所述正方形金属贴片与所述长方形金属贴片之间设有第二间隙，所述第二间隙内设有PIN二极管；所述下层金属结构与所述上层金属结构的结构相同；所述能量感知模块分别与所述超表面以及所述微控制器相连接，所述微控制器与所述PIN二极管相连接；所述能量感知模块用于探测入射至所述超表面上的入射波的电磁特性，并将所述电磁特性反馈至所述微控制器；所述微控制器用于根据所述电磁特性控制所述PIN二极管的电压值，以切换所述超表面的工作状态；所述工作状态包括通信状态以及隐身状态。可选的，所述中间金属结构具体包括：中空开槽正方形金属贴片以及第二介质基板；所述第二介质基板嵌合至所述中空开槽正方形金属贴片；在垂直方向上，所述第二介质基板与所述正方形金属贴片相重合，所述中空开槽正方形金属贴片与所述第一介质基板相重合。可选的，每个所述第二间隙内仅设有一个所述PIN二极管；所述PIN二极管用于连接所述正方形金属贴片以及所述长方形金属贴片；所述PIN二极管的正极与所述长方形金属贴片相连接，所述PIN二极管的负极与所述正方形金属贴片相连接。可选的，所述能量感知模块具体包括：微带天线以及检测波芯片；所述微带天线设于所述上层金属结构内的第一介质基板上，所述检测波芯片设于所述下层金属结构内的第一介质基板上。可选的，所述检测波芯片的型号为LTC5530。可选的，所述微控制器具体包括：单片机以及现场可编程门阵列；所述单片机与所述现场可编程门阵列相连接；所述现场可编程门阵列与所述PIN二极管相连接；所述单片机与所述能量感知模块相连接。可选的，所述微控制器向所述上层金属结构内的PIN二极管以及所述下层金属结构内的PIN二极管提供0V电压，所述PIN二极管的电阻值为1KMΩ，使得所述超表面在垂直方向上的入射波的入射状态为透波状态，所述透波状态为通信状态。可选的，所述微控制器向所述上层金属结构内的PIN二极管提供0.8V电压，所述上层金属结构内的PIN二极管的电阻值为20Ω，向所述下层金属结构内的PIN二极管提供0.6V电压，所述下层金属结构内的PIN二极管的电阻值为300Ω，使得所述超表面在垂直方向上的入射波的入射状态为吸波状态，所述吸波状态为隐身状态。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种电磁能量感知的智能隐身超表面，通过多个超表面单元周期性排布的超表面与能量感知模块连接，以检测超表面上入射电磁波的电磁特性(具体为入射波信号)，并将其反馈给微控制器；上层金属结构的第二缝隙以及下层金属结构的第二缝隙添加PIN二极管，微控制器根据电磁特性控制PIN二极管的电压值改变PIN二极管的电阻值，从而能够实时切换使该智能隐身超表面的吸波状态和透波状态，以实现动态切换该智能隐身超表面的工作状态，无需人工干预，具有智能化，结构简单。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构示意图；图2为本专利技术所提供的上层金属结构或下层金属结构的示意图；图3为本专利技术所提供的超表面单元的侧视图；图4为本专利技术所提供的中间金属结构的示意图；图5为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构在通信状态下X极化波的S参数示意图；图6为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构在隐身状态下Y极化波的S参数示意图；图7为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构在通信状态下X极化波的S参数示意图；图8为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构在隐身状态下Y极化波的S参数示意图；图9为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构在通信状态下，X极化波在不同的仰角入射下的S参数示意图；图10为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构在隐身状态下，X极化波在不同的仰角入射的S参数示意图；图11为本专利技术所提供的能量感知模块LTC5530芯片的外围电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种电磁能量感知的智能隐身超表面，能够实时切换隐身状态和通信状态。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术所提供的电磁能量感知的智能隐身超表面结构示意图，图1中所示的电磁能量感知的智能隐身超表面由8*8个超表面单元1排列而成，一种电磁能量感知的智能隐身超表面，包括：超表面、能量感知模块以及微控制器；所述超表面包括多个周期性排布的超表面单元1；所述超表面单元1由上至下叠层设置有上层金属结构1-1、中层金属结构1-2以及下层金属结构。所述上层金属结构1-1，所述中层金属结构1-2和所述下层金属结构的间隙由介质基板填充。如图2-图3所示，所述上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁能量感知的智能隐身超表面，其特征在于，包括：超表面、能量感知模块以及微控制器；/n所述超表面包括多个周期性排布的超表面单元；所述超表面单元由上至下叠层设置有上层金属结构、中层金属结构以及下层金属结构；/n所述上层金属结构包括第一介质基板、以及设于所述第一介质基板上的正方形金属贴片以及4个长方形金属贴片；所述正方形金属贴片设于所述第一介质基板的中心位置，4个所述长方形金属贴片分别设于所述第一介质基板的边缘中心位置，且4个所述长方形金属贴片之间设有第一间隙，所述正方形金属贴片与所述长方形金属贴片之间设有第二间隙，所述第二间隙内设有PIN二极管；所述下层金属结构与所述上层金属结构的结构相同；/n所述能量感知模块分别与所述超表面以及所述微控制器相连接，所述微控制器与所述PIN二极管相连接；所述能量感知模块用于探测入射至所述超表面上的入射波的电磁特性，并将所述电磁特性反馈至所述微控制器；所述微控制器用于根据所述电磁特性控制所述PIN二极管的电压值，以切换所述超表面的工作状态；所述工作状态包括通信状态以及隐身状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁能量感知的智能隐身超表面，其特征在于，包括：超表面、能量感知模块以及微控制器；
所述超表面包括多个周期性排布的超表面单元；所述超表面单元由上至下叠层设置有上层金属结构、中层金属结构以及下层金属结构；
所述上层金属结构包括第一介质基板、以及设于所述第一介质基板上的正方形金属贴片以及4个长方形金属贴片；所述正方形金属贴片设于所述第一介质基板的中心位置，4个所述长方形金属贴片分别设于所述第一介质基板的边缘中心位置，且4个所述长方形金属贴片之间设有第一间隙，所述正方形金属贴片与所述长方形金属贴片之间设有第二间隙，所述第二间隙内设有PIN二极管；所述下层金属结构与所述上层金属结构的结构相同；
所述能量感知模块分别与所述超表面以及所述微控制器相连接，所述微控制器与所述PIN二极管相连接；所述能量感知模块用于探测入射至所述超表面上的入射波的电磁特性，并将所述电磁特性反馈至所述微控制器；所述微控制器用于根据所述电磁特性控制所述PIN二极管的电压值，以切换所述超表面的工作状态；所述工作状态包括通信状态以及隐身状态。


2.根据权利要求1所述的电磁能量感知的智能隐身超表面，其特征在于，所述中间金属结构具体包括：中空开槽正方形金属贴片以及第二介质基板；
所述第二介质基板嵌合至所述中空开槽正方形金属贴片；在垂直方向上，所述第二介质基板与所述正方形金属贴片相重合，所述中空开槽正方形金属贴片与所述第一介质基板相重合。


3.根据权利要求1所述的电磁能量感知的智能隐身超表面，其特征在于，每个所述第二间隙内仅设有一个所述PIN二极管；所述PIN二极管用于连接所述正方形金属贴片以及所述长方形金...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永金，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31