【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種可重構電磁超表面天線及其隱態通信方法，屬于人工電磁超材料和無線通信領域。
技術介紹
1、無線技術的飛速進步極大地加速了現代戰爭的信息化進程，引領電子對抗進入了一個全新的階段。隨著雷達技術的持續突破與創新，導彈、飛機等關鍵武器裝備的戰場生存能力正面臨空前未有的嚴峻挑戰。在此背景下，電磁隱身技術的研發與應用成為了提升武器生存能力的有效途徑，也是國防科技發展的一個關鍵方向。然而，值得注意的是，傳統的電磁隱身技術在實際應用中常受到多種條件的制約，難以充分滿足現代戰爭對隱身作戰能力的高標準要求。6g技術預示著一個普惠智能、萬物智聯的高度數字化社會的到來。要實現這一愿景，未來的無線網絡需具備兩大核心能力：一是支持海量通信和感知終端的連接，二是實時處理巨量數據，以滿足6g潛在應用場景如全息通信、感官互聯、數字孿生及全域覆蓋的需求。然而，6g的沉浸式、智慧化及全域化發展，使得大量敏感通信和感知設備暴露于開放的無線環境中，面臨嚴峻的安全挑戰。特別是，這些設備的物理特征，如空間位置、移動方向和速度，極易被未授權雷達探測，進而可能導致商業機密或個人隱私等敏感信息的泄露，為下一代無線網絡的信息安全帶來巨大風險。在6g的商用場景中，這一安全問題尤為突出。而在軍事領域，通信和感知安全同樣備受關注。隨著軍事技術的飛速發展，探測與跟蹤技術日益精進，對導彈、戰斗機等武器的生存能力構成嚴重威脅，也對軍事設備的隱蔽性提出了更高要求。因此，如何有效保障敏感通信感知設備和軍用設備的安全，已成為維護國家安全的重要議題。“隱身”技術旨在使目標難以被探測或識
2、傳統超表面受限于等效媒質理論，難以實現電磁場與電磁波的靈活調控。然而，“數字編碼超表面”概念的引入，成功地在物理世界與數字世界之間架起橋梁，極大地簡化了超表面的設計與優化流程。這一數字編碼方法促使研究者從信息科學的全新視角出發，探索和設計超表面，從而開創了一個全新的研究框架。近年來，可編程電磁超表面技術的快速發展，這一技術被視為下一代無線網絡的一項革命性創新。可編程電磁超表面通過經濟高效的方式，能夠構建出既智能又可重構的無線環境。其本質在于，它由大量可獨立操控的單元構成二維平面，這些單元能以可編程的方式實時調整入射電磁波的參數，包括幅度和相位，進而按需重塑電磁波的傳播路徑。通過精確調控這些單元，可編程電磁超表面不僅實現了對信號傳輸的主動增強，還具備了波束轉向和干擾消除等強大功能。這一特性使其成為傳統電磁隱身技術的有力補充，預示著未來電磁隱身技術將邁向高性能與多功能化并重的新階段。可編程電磁超表面的應用前景廣闊，有望為智慧海洋、智慧邊防、智慧城市等多元化場景帶來全新的活力與可能性。
技術實現思路
1、針對天線如何實現高度隱蔽性的問題，本專利技術提供一種可重構電磁超表面天線及其隱態通信方法。
2、本專利技術的一種可重構電磁超表面天線，包括超表面單元陣列，每個超表面單元為2比特單元，包括上層、介質層、下層，介質層位于上層和下層之間；
3、上層包括光敏硅層和金屬層，在金屬層上刻有兩個相互垂直且在中點相交的條形鏤空和四個方形鏤空，兩個條形鏤空的交點設置在金屬層的中心位置，四個方形鏤空對稱分布在兩個條形鏤空分隔出的四個角內，在一個條形鏤空內填充有光敏硅，形成光敏硅層；
4、下層為金屬層；
5、每個超表面單元對應的編碼為“0”，“1”，“2”，“3”，四種編碼超表面單元在工作頻率處的相位響應依次相差90°。
6、作為優選，光敏硅層的寬度為w＝10μm，長度為b，b為變量，通過改變b的大小來實現反射電磁波相位的調控。
7、作為優選，上層的厚度為0.2μm；介質層為二氧化硅，厚度為h＝10μm；下層的厚度為0.5μm。
8、作為優選，上層和下層的金屬層均為金屬銅。
9、作為優選，超表面單元陣列的周期p＝40μm。
10、作為優選，光敏硅層的長度b為19.8um、32.7um、35um和38um時，其相位分別為-5.7°、-94.9°、-185°、和-275.6°，相位依次相差為90°，對應的編碼狀態為“0”、“1”、“2”和“3”。
11、本實施方式還提供一種可重構電磁超表面天線的隱態通信方法，包括：對上述可重構電磁超表面天線進行逆向設計，得到超表面單元陣列的rcs縮減陣列編碼，使所述的可重構電磁超表面天線能夠實現寬帶rcs縮減，實現電磁隱身。
12、作為優選，得到rcs縮減陣列編碼的方法包括：
13、s1、對超表面單元陣列的周期及超表面單元參數進行初始化；
14、s2、隨機產生初始種群，初始種群中的個體是超表面單元陣列的隨機編碼序列；
15、s3、計算當前種群中每個個體對應編碼序列下的目標函數值，判斷是否滿足終止條件，如果滿足，則輸出最優的編碼序列，結束；否則轉入s4；
16、目標函數設置為360°和90°分別是其中方位角θ和俯仰角的范圍，表示編碼序列在法線入射下的遠場散射；
17、s4、將種群進行選擇、交叉、變異操作，轉入s3。
18、作為優選，本申請的隱態通信方法還包括：
19、通過對所述超表面單元陣列上的量化代碼分布進行動態調制，構建出多模oam渦旋電磁波束。
20、本專利技術的有益效果，本專利技術具有集成化與多功能性，實現了通信與隱身等多種功能的融合，提升了系統的整體性能；還具備高度隱蔽性：在反射模式下，電磁超表面基于優化算法進行相應調整，從而最小化目標的雷達散射截面積，實現最優的電磁隱身效果，降低了被敵方探測到的風險。具有低成本和可擴展性：可重構電磁超表面具有輕量化和可共形的優勢，部署成本更低、擴展性更好。此外，系統不需要額外的射頻鏈路，顯著降低了功耗和硬件成本。
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1.可重構電磁超表面天線，其特征在于，包括超表面單元陣列，每個超表面單元為2比特單元，包括上層、介質層、下層，介質層位于上層和下層之間；
2.根據權利要求1所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，光敏硅層的寬度為w＝10μm，長度為b，b為變量，通過改變b的大小來實現反射電磁波相位的調控。
3.根據權利要求2所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，上層的厚度為0.2μm；介質層為二氧化硅，厚度為h＝10μm；下層的厚度為0.5μm。
4.根據權利要求3所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，上層和下層的金屬層均為金屬銅。
5.根據權利要求4所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，超表面單元陣列的周期p＝40μm。
6.根據權利要求3所述的5比特可重構電磁超表面天線，其特征在于，光敏硅層的長度b為19.8um、32.7um、35um和38um時，其相位分別為-5.7°、-94.9°、-185°、和-275.6°，相位依次相差為90°，對應的編碼狀態為“0”、“1”、“2”和“3”。
7.權利要求2所述的可重構電
8.權利要求7所述的隱態通信方法，其特征在于，得到RCS縮減陣列編碼的方法包括：
9.根據權利要求7所述的隱態通信方法，其特征在于，所述隱態通信方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.可重構電磁超表面天線，其特征在于，包括超表面單元陣列，每個超表面單元為2比特單元，包括上層、介質層、下層，介質層位于上層和下層之間；
2.根據權利要求1所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，光敏硅層的寬度為w＝10μm，長度為b，b為變量，通過改變b的大小來實現反射電磁波相位的調控。
3.根據權利要求2所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，上層的厚度為0.2μm；介質層為二氧化硅，厚度為h＝10μm；下層的厚度為0.5μm。
4.根據權利要求3所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，上層和下層的金屬層均為金屬銅。
5.根據權利要求4所述的可重構電磁超表面天線，其特征在于，超表面單元陣列的周期p＝40μm。
6.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈敏，趙超，唐周豪，孟士堯，張寧濤，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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