基于粒子群结构寻优的电磁隐身微网格超表面

作     者：涂建军 马丁 TU Jian-jun;MA Ding

作者机构：海军研究院上海200235 中国科学院上海技术物理研究所上海200283 

出 版 物：《电子学报》 (Acta Electronica Sinica)

年 卷 期：2023年第51卷第11期

页      面：3262-3270页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家重点研发计划(No.2021YFA0715501) 

主　　题：电磁隐身 超表面 反射相位 贴片单元 粒子群算法 

摘      要：针对电磁隐身超表面设计中寻求精确单元反射相位时存在的难点,提出一种将单元金属贴片区域网格化分割,并通过粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)自动寻优的设计方法,可自动生成符合预设反射相频特性的金属贴片图案.该方法将方形超表面单元的金属贴片区域划分为N×N网格(N为偶数,根据N和全对称条件可得到其中的自由网格数n),再用PSO对其自由网格的贴片编码进行训练,直至对应的贴片单元所构建的平面周期结构可实现预期反射相频特性(包括目标频率的反射相位精度及其邻域频段上相频曲线的平坦度).作为案例,在厘米波段和太赫兹波段,将寻优获得的反射相位相差约90°的4种单元,分别以90°和180°的相位梯度构建1 bit和2 bit超表面,全波仿真结果显示其在中心频率附近均可以得到-10 dB以上的RCS削减效果.验证了该方法可自动设计出具备特定反射相位的单元,并且跨频段适用,其所构建的超表面在获得特定频率雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)削减效果的同时,可兼顾有效削减的频段宽度.