[发明专利]一种基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法及系统

权利要求书

1.一种基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法，其中所述极化转换超表面的超表面单元包括：斜对角方向对称的金属贴片阵列、介质层，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：采用全波模拟方法对超表面单元中的目标金属贴片在设定频带内斜对角线极化方向的S参数进行仿真，得到所述目标金属贴片斜对角极化方向的S参数曲线；

步骤2：根据所述S参数曲线谐振点个数，确定等效电路中支路数目以及每条支路的电容值和电感值；所述每条支路的电容值以及电感值根据所述S参数曲线上频率点对应的反射参数拟合得到；

步骤3：根据所述等效电路中每条并联支路的电容值以及电感值，确定所述目标金属贴片在加载任意介质层厚度、材料以及周期大小时所述超表面单元的ABCD矩阵；

步骤4：根据所述ABCD矩阵，确定所述极化转换超表面的S参数矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

根据所述S参数曲线上的频率点对应的反射参数，确定所述频率点的等效阻抗；

根据所述S参数曲线上任意两个频率点的等效阻抗，拟合一条并联支路的电容值以及电感值。

3.根据权利要求2所述的基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法，其特征在于，所述根据所述S参数曲线上频率点对应的反射参数，确定所述频率点的等效阻抗，具体包括：

根据公式计算所述频率点u方向的等效阻抗，根据公式计算所述频率点v方向的等效阻抗；

其中，Z₀为自由空间阻抗，Γ_u和Γ_v分别为超表面单元u方向和v方向的反射系数。

4.根据权利要求2所述的基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法，其特征在于，所述根据所述S参数曲线上任意两个频率点的等效阻抗，确定一条并联支路的电容值和电感值，具体包括：

将所述S参数曲线上任意两个频率点u方向上的等效阻抗Z_u′代入公式计算u方向上第i个并联支路的电容值和电感值；

将所述S参数曲线上任意两个频率点v方向上的等效阻抗Z_v′代入公式计算v方向上第i个并联支路的电容值和电感值；

其中，n为谐振点个数，ω为入射波频率对应的角速度，L′_ui和L′_vi分别为u和v方向上第i个并联支路的电感值，C_u′_i和C_v′_i分别为u和v方向上第i个并联支路的电容值。

5.根据权利要求1所述的基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

根据所述超表面单元的介质层的等效介电常数，对每条并联支路的电容值和电感值进行修正。

6.根据权利要求5所述的基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法，其特征在于，所述等效介电常数为所述超表面单元的上下介质层相对介电常数的平均值。

7.根据权利要求1所述的基于等效电路的极化转换超表面快速计算方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

根据所述等效电路中每条并联支路的电容值以及电感值，确定所述目标金属贴片的单元阻抗矩阵；

基于传输线理论，确定所述超表面单元介质层的传输矩阵；

根据所述目标金属贴片的单元阻抗矩阵和所述介质层的传输矩阵，确定所述超表面单元的ABCD矩阵。