[发明专利]一种加载集总元件的反射超表面单元特性分析方法

权利要求书

1.一种加载集总元件的反射超表面单元特性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取反射超表面单元模型端口的散射参数S′：

(1a)建立反射超表面单元模型：

建立具有n个加载集总元件位置的反射超表面单元模型，n≥1；

(1b)设置反射超表面单元模型的仿真条件：

设置反射超表面单元模型加载集总元件位置i的集总端口为L_i，i＝1,2,…,n，集总端口的阻抗为k,30Ω≤k≤70Ω，边界条件为周期边界条件，目标电磁响应端口为Floquet端口F，工作频段为集总元件的工作频段(f_min,f_max)；

(1c)对反射超表面单元模型进行全波仿真，得到反射超表面单元模型集总端口L_i和Floquet端口F的散射参数S′；

(2)获取集总元件二端口的散射参数S″_q：

将集总端口的阻抗k作为集总元件测量端口的阻抗，并采用TRL测量方法对工作状态q下的集总元件进行测量，得到集总元件二端口的散射参数S″_q，q＝1,2,…,m；

(3)获取加载工作状态q下的集总元件的反射超表面单元的反射特性Mag_1q和Phase_1q：

(3a)利用软件MATLAB工具箱RF Toolbox的snp2smp函数，从散射参数S′抽取出集总端口L_i的散射参数S_i；

(3b)利用软件MATLAB工具箱RF Toolbox的cascadesparams函数，对集总端口L_i的散射参数S_i与散射参数S″_q进行级联，得到反射超表面单元模型Floquet端口F的散射参数S_aq；

(3c)计算加载工作状态q下的集总元件的反射超表面单元的反射特性Mag_1q和Phase_1q：

Mag_1q＝dB(S_aq)，

Phase_1q＝Arg(S_aq)；

(4)获取工作状态q下的集总元件等效电路C_1q的元件参数集合Circuit_q：

查取官方数据手册中工作状态q下的集总元件等效电路C_0q所有元件的参数，组成C_0q的元件参数集合Circuit_0q，并将Circuit_0q作为反射超表面单元上加载工作状态q下的集总元件等效电路C_1q中所有元件参数组成的元件参数集合Circuit_q＝Circuit_0q；

(5)获取加载工作状态q下的集总元件的反射超表面单元的反射特性Mag_2q和Phase_2q：

(5a)利用软件MATLAB工具箱RF Toolbox的setports函数，通过C_1q的元件参数集合Circuit_q，计算加载工作状态q下的集总元件的等效电路的散射参数S″′_q；

(5b)利用软件MATLAB的工具箱RF Toolbox的cascadesparams函数，将散射参数S_i与散射参数S″′_q进行级联，得到反射超表面单元模型Floquet端口F的散射参数S_bq；

(5c)计算加载工作状态q下的集总元件的反射超表面单元的反射特性Mag_2q和Phase_2q：

Mag_2q＝dB(S_bq)，

Phase_2q＝Arg(S_bq)；

(6)判断Mag_1q＝Mag_2q且Phase_1q＝Phase_2q是否成立，若是，执行步骤(7)，否则，调整元件参数集合Circuit_q中元件的参数，并执行步骤(5)；

(7)获取加载工作状态q下的集总元件的反射超表面单元的反射特性Mag_3q和Phase_3q：

设置反射超表面单元模型的边界为周期边界条件，同时根据元件参数集合Circuit_q中的元件参数，设置反射超表面单元模型加载工作状态q下的集总元件位置i的集总边界为M_iq，对反射超表面单元模型进行全波仿真，得到加载工作状态q下的集总元件的反射超表面单元的反射特性Mag_3q和Phase_3q；

(8)判断Mag_3q＝Mag_2q且Phase_3q＝Phase_2q是否成立，若是，将Mag_3q和Phase_3q作为加载工作状态q下的集总元件的反射超表面单元的反射特性，否则，调整步骤(7)全波仿真中的剖分网格，并执行步骤(7)。