(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211334238.9 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 中国人民解 放军战略支援 部队航天 工程大学 地址 101416 北京市怀柔区八一路1号 (72)发明人 董正宏　胡吉建　陈雪旗　夏鲁瑞　 杨帆　卢妍　李森　 (74)专利代理 机构 长沙市护航专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 43220 专利代理师 张洁 (51)Int.Cl. H01Q 17/00(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种超宽带宽斜入射角吸波器设计与优化 方法 (57)摘要 本发明公开了一种超宽带宽斜入射角吸波 器设计与优化方法， 使用多层周期性结构显著拓 展了吸波器的工作带宽， 该吸波器能够在预设范 围的工作带宽内， 同时满足正入射、 TE极化预设 角度和TM极化预设角度的条件， 即实现超宽 带和 斜入射角， 优化方法包括： 对周期性的有耗方环 进行建模， 利用等效电路 理论建立吸波器的数学 模型， 该模 型能够计算吸波器在斜入射条件下的 反射系数， 基于遗传算法对吸波器的工作带宽进 行全局最优搜索， 从而 得到未知参数的初始最优 值， 通过全波仿真对参数初始值进行优化， 确定 吸波器的最终参数， 完成吸波器的设计。 这能够 明显地提高吸波器的设计效率， 使得吸波器在超 宽带和宽入射角方面的性能均能满足 实际需求。 权利要求书3页 说明书11页 附图6页 CN 115458952 A 2022.12.09 CN 115458952 A 1.一种超宽带宽斜入射角吸波器设计与优化方法， 其特征在于， 所述方法包括以下步 骤： S100： 设计吸波器单元的结构， 所述吸波器单元包括接地板、 至少两层不同的有耗方环 和至少三层不同的电介质层， 所述接地板连接最下方的电介质层， 一层有耗方环设置于两 层不同的电介质层之间； S200： 根据所述吸波器单元的结构基于等效电路理论建立吸波器的数学模型， 根据所 述吸波器的数 学模型得到吸波器等效电路在两种极化下的反射系数的表达式； S300： 根据所述吸波器等效电路在两种极化下的反射系数的表达式， 基于遗传算法以 吸波器的工作带宽为目标函数进 行全局最优搜索， 得到未知参数的初始 最优值； 其中， 所述 未知参数包括有耗方环的方阻、 有耗方环的外宽度、 有耗方环的环宽度、 有耗方环的周期、 电介质层的厚度和电介质层的相对介电常数； 其中， 所述吸波器的工作带宽定义为反射系 数小于预设值； S400： 依据预设的未知参数与反射系数之间的影响关系， 基于全波仿真对所述未知参 数的初始最优值进行优化， 确定 吸波器的最终参数， 基于所述吸波器单元 的结构和所述吸 波器的最终参数完成吸波器的设计与优化。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， S200中根据所述吸波器单元的结构基于等 效电路理论建立吸波器的数 学模型， 具体为： 其中， 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115458952 A 2其中， R为等效集总电阻， Rs为有耗方环的方阻Rs， p为吸波器周期， d为有耗方环的外宽 度， s为有耗方环的环宽度， h为电介质层的厚度， g为吸波器周期与有耗方环外宽度的差值， Z0为自由空间等效阻抗， θ为斜入射角， ω是角频率， XL为感抗， BC为容纳， F(p,2s, λ, θ )为计 算有耗方环几何参 数(p,s,g)与等效感抗XL和容纳BC之间关系的函 数， w代表参 数2s或g， λ为 吸波器工作波长， G(p,w, λ, θ )为函数F(p,w, λ, θ )的修正项， A±为与吸波器周期p、 斜入射角 θ 和工作波长λ有关的第一类修正因子， β 为与吸波器周期p和参数w有关的第二类修正因子， εeff为有耗方环与介质基底所构成整体的等效介电常数， m为是长度单位。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， S200中根据所述吸波器的数学模型得到吸 波器等效电路在两种极化下的反射系数的表达式， 具体为： 根据菲涅尔定律， 介质内的折 射角与斜入射角的关系为： 在不同介质中的传播常数为： 在斜入射条件下， TE极化和TM极化的电介质等效阻抗具体为： 对于TE极化： 对于TM极化： 其中， i＝1,2...n(n≧3) 等效电路图中标注的输入阻抗对应如下： Zin1＝jZ1 tan( β1h1) 综上， 可以得到吸波器等效电路在两种极化下的反射系数： 对于TE极化： 对于TM极化： 其中， θi为第i个电介质的折射角， εri为第i个电介质的相对介电常数， βi为第i个电介质 的传播常数， Zi为第i个电介质的等效阻抗， Zin(2k)为等效电路中标注的偶数个输入阻抗，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115458952 A 3