廣州大學張珍獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉廣州大學申請的專利輻射散射一體化超表面陣列設計方法、裝置、設備及介質獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120581881B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202511095570.8,技術領域涉及:H01Q15/00;該發明授權輻射散射一體化超表面陣列設計方法、裝置、設備及介質是由張珍;李晨龍;代鑫;李麗設計研發完成,并于2025-08-06向國家知識產權局提交的專利申請。
本輻射散射一體化超表面陣列設計方法、裝置、設備及介質在說明書摘要公布了:本發明提供的輻射散射一體化超表面陣列設計方法、裝置、設備及介質,包括:建立超表面初始單元;構建超表面初始單元的反射系數模型,優化超表面初始模型的金屬貼片分布;增加多個像素貼片,構建像素貼片的反射系數模型優化像素貼片的分布以及像素貼片之間端口的連接情況,得到輻射散射一體化超表面單元;在輻射散射一體化超表面單元兩側布置微帶線,將布置有微帶線的輻射散射一體化超表面單元陣列排布,得到初始輻射散射一體化超表面陣列;構建輻射饋電網絡;優化初始輻射散射一體化超表面陣列,得到輻射散射一體化超表面陣列。本發明在實現一體多功能的情況下,保證了超表面陣列的高性能,提高了集成度,簡化了結構復雜度。
本發明授權輻射散射一體化超表面陣列設計方法、裝置、設備及介質在權利要求書中公布了:1.輻射散射一體化超表面陣列設計方法,其特征在于,包括以下步驟: 建立超表面初始單元,包括介質基板和布置在介質基板上表面的金屬貼片;所述金屬貼片包括對稱分布的矩形金屬貼片和梯形金屬貼片,矩形金屬貼片之間加載有離散電容,梯形金屬貼片之間加載有變容二極管; 利用多端口網絡構建超表面初始單元的反射系數模型;基于超表面初始單元的反射系數模型優化超表面初始模型的金屬貼片分布,得到散射超表面單元; 所述反射系數模型根據以下步驟構建: 根據下式獲取多端口阻抗參數: 其中,為外部端口之間的阻抗;為外部端口與內部端口之間的阻抗;為內部端口與外部端口之間的阻抗;為內部端口之間的阻抗; 基于多端口阻抗參數構建等效多端口網絡模型,建立多端口網絡模型的電壓和電流之間的關系: 其中,為外部端口的等效電壓;為內部端口的電壓;為外部端口的等效電流;為內部端口的電流;為端口0與端口0之間的阻抗;為端口0與端口N之間的阻抗;為端口N與端口0之間的阻抗;為端口N與端口N之間的阻抗;為頻率; 基于多端口網絡模型的電壓和電流之間的關系獲取內部端口的阻抗參數: 其中,為內部端口的阻抗參數; 構建反射系數模型: 其中,為自由空間阻抗;為外部端口的散射系數; 基于超表面初始單元的反射系數模型優化超表面初始模型的金屬貼片分布,包括: 以離散電容的值和變容二極管的值作為內部端口,得到超表面初始單元的反射系數模型的替代模型: 其中,為反射設計頻率;為離散電容的值和變容二極管的值矩陣;為超表面初始單元的反射系數模型的替代模型; 構建目標函數確定0°、90°、180°和270°相位差所對應的離散電容的值和變容二極管的值,所述目標函數為: 其中,、、分別為確定90°、180°、270°相位差對應的目標函數; 去除離散電容的值和變容二極管的值中值為0對應的金屬貼片,完成超表面初始模型的金屬貼片分布優化; 在散射超表面單元中介質基板上表面的空余處增加多個像素貼片,所述像素貼片之間用端口連接; 利用多端口網絡構建像素貼片的反射系數模型;基于像素貼片的反射系數模型優化像素貼片的分布以及像素貼片之間端口的連接情況,得到輻射散射一體化超表面單元; 基于像素貼片的反射系數模型優化像素貼片的分布以及像素貼片之間端口的連接情況,包括: 以像素貼片之間端口的連接情況作為內部端口,所述連接情況包括連接和斷開;得到像素貼片的反射系數模型的替代模型: 其中,為輻射設計頻率;為像素貼片之間端口的連接情況矩陣;為像素貼片的反射系數模型的替代模型; 構建目標函數對像素貼片的分布以及像素貼片之間端口的連接情況進行優化,所述目標函數為: 其中,為采樣點個數;為目標函數值; 在輻射散射一體化超表面單元兩側布置微帶線,將布置有微帶線的輻射散射一體化超表面單元陣列排布,得到初始輻射散射一體化超表面陣列;通過銅柱連接像素貼片與T形功分器,構建輻射饋電網絡; 通過電磁仿真優化T形功分器參數、陣列的單元間距、陣列整體尺寸和變容二極管參數至超表面單元間的電磁耦合小于預設閾值,得到輻射散射一體化超表面陣列。
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