本發(fā)明涉及超材料與超表面吸波體，更具體的說是涉及一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法及其結構。

背景技術：

1、超表面是由亞波長金屬結構以周期或規(guī)則的非周期方式排列在襯底上組成的，不同的排列方式會對入射電磁波產(chǎn)生各種各樣的效果，例如吸波、極化轉換、定向散射以及透射等等。對入射電磁波能有效吸收的超表面被稱為超表面吸波體，超表面吸波體在電磁采集、傳感和探測等領域具有廣泛的應用前景。

2、在過去的幾十年，現(xiàn)代學者對超表面吸波體的研究越來越頻繁，外國學者salisbury、jaumann和dallenbach都各自提出了超表面吸波體，這些超表面吸波體能在比較小的帶寬內實現(xiàn)吸波效果，但是體積都很大。由于金屬的高共振色散，單層超表面難以實現(xiàn)寬帶吸收。寬帶吸收可以通過堆疊多層結構和加載集總電阻來實現(xiàn)，但這會增加超表面的厚度。如何平衡超表面的厚度與吸波帶寬是目前的研究難點。

3、一般而言，超表面的厚度受制于工作波段的波長，由于電磁波的頻率越小，波長越大，工作在低頻段的超表面厚度都比較厚，相應地，柔韌性會變差。

4、因此，如何提供一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法及其結構，能夠同時實現(xiàn)超表面工作在低頻段和柔性的特點是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法及其結構，基于目前已有的一些柔性的超表面吸波體要么存在吸波帶寬太窄的缺點，要么存在無法在低頻工作的缺點，實現(xiàn)超表面吸波體在寬頻段工作的同時還能保證柔韌性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，包括：

3、設計大小相同、內部結構不同的單元結構，所述單元結構包括第一單元結構和第二單元結構，所述第一單元結構和所述第二單元結構分別在不同頻帶范圍內實現(xiàn)寬帶吸波；

4、通過仿真計算得到單元結構的反射率和相位，并根據(jù)所述反射率和相位對單元結構的尺寸進行優(yōu)化；

5、對優(yōu)化后的兩種單元結構進行排陣，得到超表面；

6、通過遠場公式計算得到超表面的遠場rcs值。

7、優(yōu)選的，對優(yōu)化后的兩種單元結構進行排陣，包括：

8、按照特定的排列順序對所述單元結構進行排列；

9、所述特定的排列順序由預期要求決定。

10、優(yōu)選的，通過調整兩種單元結構的比例來隨機生成陣列，計算超表面的遠場rcs值，得到數(shù)據(jù)集，并利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)集進行訓練；

11、根據(jù)預期要求反推出所述單元結構的排陣矩陣，得到整體超表面。

12、優(yōu)選的，當平面波垂直入射到超表面時，它的遠場模式f(θ,φ)表示為：

13、

14、其中，p為單元結構的周期，在行方向和列方向的位置分別被標記為m和n，a(m,n)和分別代表(m，n)位置處單元結構的幅度和相位，k是波數(shù)，m和n分別是行方向和列方向的單元結構總數(shù)，i是虛數(shù)單位。

15、優(yōu)選的，所述第一單元結構和所述第二單元結構的相位差為180°。

16、優(yōu)選的，一種寬帶柔性隱身蒙皮結構，包括：特定陣列順序排布的單元結構；所述單元結構包括第一單元結構和第二單元結構，所述第一單元結構和所述第二單元結構分別在不同頻帶范圍內實現(xiàn)寬帶吸波；

17、所述第一單元結構包括從上到下依次設置的第一柔性海綿、第一鈦翼導電膜、第二柔性海綿和第一金屬導電布；

18、所述第二單元結構包括從上到下依次設置的第二鈦翼導電膜、第三柔性海綿、第三鈦翼導電膜、第四柔性海綿和第二金屬導電布。

19、優(yōu)選的，所述第一鈦翼導電膜和所述第三鈦翼導電膜均為回字形結構；

20、所述第二鈦翼導電膜為方形結構。

21、優(yōu)選的，鈦翼導電膜包括鈦翼和鐵氟龍布；

22、所述鈦翼附著在所述鐵氟龍布上；

23、所述鈦翼導電膜為第一鈦翼導電膜、第二鈦翼導電膜或第三鈦翼導電膜。

24、經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開提供了一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法及其結構，包括：設計大小相同、內部結構不同的單元結構，所述單元結構包括第一單元結構和第二單元結構，所述第一單元結構和所述第二單元結構分別在不同頻帶范圍內實現(xiàn)寬帶吸波；通過仿真計算得到單元結構的反射率和相位，并根據(jù)所述反射率和相位對單元結構的尺寸進行優(yōu)化；對優(yōu)化后的兩種單元結構進行排陣，得到超表面；通過遠場公式計算得到超表面的遠場rcs值?；谀壳耙延械囊恍┤嵝缘某砻嫖w要么存在吸波帶寬太窄的缺點，要么存在無法在低頻工作的缺點，本發(fā)明能夠實現(xiàn)超表面吸波體在寬頻段工作的同時還能保證柔韌性。

技術特征：

1.一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，其特征在于，對優(yōu)化后的兩種單元結構進行排陣，包括：

3.根據(jù)權利要求2所述的一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，其特征在于，通過調整兩種單元結構的比例來隨機生成陣列，計算超表面的遠場rcs值，得到數(shù)據(jù)集，并利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)集進行訓練；

4.根據(jù)權利要求1所述的一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，其特征在于，當平面波垂直入射到超表面時，它的遠場模式f(θ,φ)表示為：

5.根據(jù)權利要求1所述的一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，其特征在于，所述第一單元結構和所述第二單元結構的相位差為180°。

6.一種寬帶柔性隱身蒙皮結構，其特征在于，包括：特定陣列順序排布的單元結構；所述單元結構包括第一單元結構和第二單元結構，所述第一單元結構和所述第二單元結構分別在不同頻帶范圍內實現(xiàn)寬帶吸波；

7.根據(jù)權利要求1所述的一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，其特征在于，所述第一鈦翼導電膜和所述第三鈦翼導電膜均為回字形結構；

8.根據(jù)權利要求1所述的一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法，其特征在于，鈦翼導電膜包括鈦翼和鐵氟龍布；

技術總結
本發(fā)明公開了一種寬帶柔性隱身蒙皮的智能設計方法及其結構，涉及超材料與超表面吸波體技術領域，包括：設計大小相同、內部結構不同的單元結構，所述單元結構包括第一單元結構和第二單元結構，所述第一單元結構和所述第二單元結構分別在不同頻帶范圍內實現(xiàn)寬帶吸波；通過仿真計算得到單元結構的反射率和相位，并根據(jù)所述反射率和相位對單元結構的尺寸進行優(yōu)化；對優(yōu)化后的兩種單元結構進行排陣，得到超表面；通過遠場公式計算得到超表面的遠場RCS值?；谀壳耙延械囊恍┤嵝缘某砻嫖w要么存在吸波帶寬太窄的缺點，要么存在無法在低頻工作的缺點，本發(fā)明能夠實現(xiàn)超表面吸波體在寬頻段工作的同時還能保證柔韌性。

技術研發(fā)人員：鄭斌,陳朝標,魯煥,趙紀偉,駱曹飛,金輝,陳紅勝
受保護的技術使用者：浙江大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6