[发明专利]随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面

权利要求书

1.一种随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面由多种类型的非周期单元结构组成，包括金属图案层、介质基板和金属背板，上层金属图案层位于介质基板的上表面。

2.如权利要求1所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述多种类型的非周期单元由两个基本单元或一个基本单元组成；

其他类型的单元最多由两个基本单元组成，形状为“v”或“x”结构，各个单元随机分布在所述超表面上。

3.如权利要求2所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述基本单元为旋转角度随机的单条金属切割线，金属切割线的厚度为35μm，几何参数是w＝0.6mm，l＝5.6mm。

4.如权利要求2所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述基本单元的分布由基于VBA语言的程序和CST仿真软件控制的均匀分布。

5.如权利要求1所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述介质基板采用FR4，相对介电常数和损耗正切分别为2.65和0.001，厚度h为2.5mm。

6.如权利要求1所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述多种类型的非周期单元没有特定的周期，通过改变单元上金属切割线的旋转角度以及采用多种类型单元产生随机相位梯度。

7.如权利要求6所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述当提供一个适当的相位梯度时，由下式可知超表面能够在空间的任何方向上操控电磁波：

其中，Ki是入射波的波矢，θi是ki和z轴形成的入射角，Kr是反射波的波矢，θr是kr在ZOY平面的投影和kr形成的反射角度，φr是kr在ZOY平面上的投影与z轴形成的反射角，和是超表面上相位梯度的x极化分量和y极化分量。

8.如权利要求6所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述当有很多相位梯度，且相位梯度具有相同的标量和方向时，反射波具有相同的方向。

9.如权利要求6所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述当一个超表面具有很多随机的相位梯度，入射波照射在超表面时，反射波受到这些随机相位梯度的控制，这些在超表面上形成的相位梯度具有随机标量和方向，导致入射波的反射方向不同，从而被散射；相位梯度可以由下式表示：

其中，dφ表示超表面相邻单元之间的相位差，dx、dy分别表示相邻单元在x、y方向上的距离；将相位差dφ，距离dx、dy为随机，或者增加相位差dφ的多样性，在超表面上实现任意的相位梯度，随机相位梯度可以散射圆极化波和线极化波，导致极化无关的RCS缩减；

当入射角增大时，在超表面上也可以形成随机相位梯度，使得圆极化波和线极化波斜入射时RCS也得到了降低。

10.如权利要求6所述随机相位梯度多极化、极化无关广角RCS缩减超表面，其特征在于，所述当旋转角度特定时，对于RHCP入射波，基本单元的反射相位对于周期变化并不敏感，基本单元为具有一定周期的单元。