[发明专利]一种微波低反射的温度控制单元、超结构和设计方法

权利要求书

1.一种微波低反射的珀耳帖温度控制单元，其特征在于，包含：

顶层；

底层，与所述顶层相对设置，包含距离所述顶层由近及远叠置的第一层体、金属反射层和第二层体；所述第一层体和第二层体上设置导流过孔，所述导流过孔内设置有导流电路，所述导流电路延伸至所述底层上背向所述顶层的一侧；金属反射层设置有贯穿孔，所述导流电路穿过所述贯穿孔并与所述金属反射层绝缘隔离；

至少一个半导体元件，设置于所述顶层与所述底层之间，并与所述导流电路相连，以提供所述顶层与所述底层间的热传导路径；

所述金属反射层贯穿孔上方设置金属挡片，所述金属挡片与所述导流电路相连，并与所述金属反射层绝缘隔离，所述金属挡片完全或部分覆盖所述金属反射层的贯穿孔；

所述半导体元件包括P型半导体晶粒和N型半导体晶粒，第一导流电路设置在顶层下表面，第二导流电路和第三导流电路设置在第一层体上表面；所述第二导流电路、所述P型半导体晶粒、所述第一导流电路、所述N型半导体晶粒、所述第三导流电路和所述导流电路组成了温度控制单元完整电路。

2.根据权利要求1所述的温度控制单元，其特征在于，所述第一导流电路、第二导流电路、第三导流电路除与所述半导体元件相连的区域外，其他区域均被绿油覆盖；底层上背向所述顶层的一侧，除导流电路与外部电路相连的区域外，其他区域均被绿油覆盖。

3.根据权利要求1所述的温度控制单元，其特征在于，所述金属反射层采用印刷电路板工艺加工在第二层体上，所述第一层体与所述金属反射层通过半固化片相连；所述半导体元件为碲化铋半导体晶粒。

4.一种微波低反射的珀耳帖温度控制超结构，其特征在于，所述温度控制超结构包含：

多个子单元，所述子单元按网格结构排布组成超结构；

所述子单元包含多个相同的如权利要求1至3中任一项所述温度控制单元，所述温度控制单元周期排布组成子单元。

5.根据权利要求4所述的微波低反射的珀耳帖温度控制超结构，其特征在于，所述子单元为方形，并包括两种编码单元，分别为“0”编码单元和“1”编码单元；

“0”编码单元包含M×Z个温度控制单元，M和Z均为非零正整数；

“1”编码单元，为“0”编码单元以其中心点旋转90°得到；

“0”编码单元和“1”编码单元反射相位差满足180°±37°。

6.根据权利要求5所述的低反射的珀耳帖温度控制超结构，其特征在于，所述超结构的编码单元排布方式为010101…/101010…或010101…/010101…。

7.如权利要求4所述的低反射的珀耳帖温度控制超结构的设计方法，包括以下步骤：

S1、优化设计温度控制单元的结构尺寸和半导体元件结构尺寸、数量、间隔尺寸的初始值和半导体元件排布结构；

S2、M×Z个相同的温度控制单元组成方形“0”编码单元，将“0”编码单元以其中心点旋转90°得到“1”编码单元；

S3、将“0”编码单元和“1”编码单元进行网格状排布得到所需的超结构。

8.根据权利要求7所述的低反射的珀耳帖温度控制超结构的设计方法，其特征在于，所述步骤S3中获得编码单元排布的具体步骤为：

S31、在平面波垂直照射由编码单元组成的超结构时，超结构的远场方向函数为：

（1）

式（1）中，θ和φ分别为任意波矢量方向对应的天顶角和方位角，k为平面波在自由空间中的波数，D为编码单元周期长度，A_mn和φ(m,n)对应超结构中第m排n列对应的编码单元散射幅度和相位，f_mn(θ,φ)为第m排n列对应的编码单元远场方向图函数，j为虚数单位；

S32、超结构的方向系数为：

（2）

通过式（2）计算出任意编码单元排布的超结构散射方向图；

S33、在预设的频段范围内，根据散射方向图，对编码单元排布进行优化，获得最优的编码单元排布。