CN112448170A - P-s频段的超宽带吸波超构表面及低散射系统 - Google Patents
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Abstract
提出一种P‑S频段的超宽带吸波超构表面单元，其由顶层、中间层、底层共三层介质板，两个空气层，顶层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻，中间介质层上表面的“口”字型开口金属环及集总电阻，底层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻，底层介质板下表面的金属地组成。再由上述超宽带吸波超构表面单元构成P‑S频段的超宽带吸波超构表面及低散射系统。超构表面通过介质损耗、介质损耗和结构谐振损耗能够实现0.5GHz‑2.5GHz范围的90％吸波率效果，在P‑S波段的相对带宽达到133.3％；以超宽带超构表面为基础，建立的低散射系统，与相同状态的金属系统相比较，在0.5‑2.5GHz范围也具有很好的RCS缩减效果。所提出的P‑S频段的超宽带吸波超构表面及低散射系统，在实际工程中具有重要的价值。
Description
技术领域
本发明涉及吸波超构表面设计技术，具体涉及P-S频段的超宽带吸波超构表面及低散射系统应用。
背景技术
超构材料是指人工设计的具有自然界普通材料所不具备的超常物理特性的亚波长周期或非周期结构，其可工作频段包括微波频段、太赫兹频段以及光学频段等，现有的研究表明超构材料对电磁波、机械波和地震波等都有很好的调控作用。完美超构材料吸波体是指具有电磁波吸收功能的超构材料。2008年Landy等学者首次提出完美超构材料吸波体概念(N.I.Landy，S.Sajuyigbe，J.J.Mock，D.R.Smith，W.J.Padilla.Physical ReviewLetter，vol.100，no.20，pp.207402，2008)，其设计思想是通过设计优化超构材料的结构，调控单元的磁谐振和电谐振，在满足等效介电常数与等效磁导率相等的条件下，实现吸波体和自由空间的阻抗匹配即等效阻抗约为377欧姆，降低入射电磁波反射率和透射率，利用单元结构的欧姆损耗和介质损耗实现电磁波的强吸收，达到近100％吸收率。完美超构材料吸波体的最大优势在于能够在普通的超薄印刷电路板上实现电磁波的强吸收，但存在的问题是吸收带宽窄，电磁波吸收的半波功率带宽不足5％，难以满足实际应用的需求。为了改善吸波效果，学者们设计了各种类型的周期结构，并通过电阻加载、磁性材料、多层介质等方法拓展了完美超构材料吸波体的工作带宽，其设计吸波频带能够工作在微波、太赫兹和可见光等频段。文献“加载集总电阻的宽带极化不敏感超构表面吸波体”(Prakash Ranjan，Chetan Barde，Arvind Choubey，Rashmi Sinha，Santosh Kumar Mahto.SN AppliedSciences，Vol.2，pp：1061，2020)将集总电阻加载到单元金属的关键连接处，能够在4.68GHz至13.0GHz范围内实现80％吸波率的宽带吸波效果，相对吸波带宽为94.11％。文献“超薄超宽带超构材料吸波体及其等效电路参数检索方法”(José Bruno O.de Araújo，Glaucio L.Siqueira，Erich Kemptner，Maurício Weber，Cynthia Junqueira，Marbey
Mosso.IEEE Transactions on Antennas and Propagation，vol.68，no.2，pp.1134-1139，2020)通过在螺旋金属结构的斜缝隙蚀刻，形成多个电磁谐振，从而实现11.44GHz～20.00GHz范围内的90％吸波率。为拓展吸波带宽，湖南大学的相关学者(ZilongZhang，Lei Zhang，Xiqiao Chen，Zhuang Wu，Yaoyi He，Yangyang Lv，YanhongZou.Journal of Magnetism and Magnetic Materials，vol.497，pp：166075，2020)通过磁性吸波材料的使用，实现从2.2GHz～9.5GHz的超宽带吸波频段，在该频段内由于磁性材料的高损耗特性获得90％的吸波率效果。为实现低频段的吸波，文献“基于弯曲线结构和电阻加载的紧凑型低频宽带微波超构材料吸收器(Qi Wang，Yongzhi Cheng.InternationalJournal of Electronics and Communications.vol.120，pp：153198，2020)”将增加空气层和集总电阻加载两种方法有机结合，以90％吸波率为标准实现从1.91GHz到4.24GHz范围内的超宽带吸波效果。华中科技大学的研究团队在文献“应用于超高频的超薄宽带有源频率选择表面吸收器”(Wenhua Xu，Yun He，Peng Kong，Jialin Li，Haibing Xu，Ling Miao，Shaowei Bie，Jianjun Jiang.Journal of Applied Physics，vol.118，no.18，pp：184903，2015)，通过变容二极管、集总电阻的加载以及蜂巢天线罩材料的使用，实现在0.7GHz～1.9GHz频段的可调控电磁波吸收，但整个频段内不能同时实现电磁波的吸收。总体来看低频段尤其P-S频段的超宽带吸波超构表面鲜有报道，但其在实际目标散射控制等领域具有重要的应用价值。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种P-S频段的超宽带吸波超构表面单元，表面单元为长方体结构，包括三层介质板、两层空气层、顶层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻、中间介质层上表面的“口”字型开口金属环及集总电阻、底层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻、底层介质板下表面的金属地；其中
顶层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长为p，p也是超宽带吸波超构表面单元的周期长度，顶层介质板上表面贴附有第一“回”字形开口金属环及集总电阻，下表面无金属；第一“回”字形开口金属环包括薄片状内环和外环，面对介质板上表面看，内环和外环均为正方形，且二者的中心与介质板上表面的中心重合，二者的四条边均与介质板的四条边平行，内环的外围边长为l1，外环的外围边长为l2；在内环、外环四条边的中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻；
中间层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长与顶层介质边长相同；中间层介质板上表面贴附有薄片状“口”字形开口金属环及集总电阻，下表面无金属；面对介质板上表面看，“口”字形开口金属环为正方形，其中心与中间层介质板上表面的中心重合，其四条边与介质板的四条边平行，“口”字形开口金属环的外围边长为l3，在“口”字形开口金属环四条边中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻；
底层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长与顶层介质边长相同；底层介质板上表面贴附有第二“回”字形开口金属环及集总电阻，下表面是无蚀刻图案的金属地；第二“回”字形开口金属环包括薄片状内环和外环，面对介质板上表面看，内环和外环均为正方形，且二者的中心与介质板上表面的中心重合，二者的四条边均与介质板的四条边平行，内环的外围边长为l4，外环的外围边长为l5；在内环、外环四条边的中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻；
上层、下层两层空气层分别位于顶层介质板与中间层介质板之间、中间层介质板与底层介质板之间。
在本发明的一个实施例中：
边长p在20-200mm范围内；
上层空气层的厚度在1-50mm范围内；
下层空气层的厚度在1-100mm范围内；
顶层和底层“回”字形开口金属环、中间层“口”字形开口金属环以及底层下表面的金属地的厚度均在0.02-0.1mm范围内。
在本发明的一个具体实施例中：
边长p为60mm；
上层空气层的厚度为20mm；
下层空气层的厚度为20mm；
顶层和底层“回”字形开口金属环、中间层“口”字形开口金属环以及底层下表面的金属地的厚度均为0.036mm。
在本发明的另一个实施例中，对于顶层介质板而言，其特征在于：
厚度在1.0-10.5mm范围内；
内环的外围边长l1在2-60mm范围内；内环宽度在0.5-10.0mm范围内；内环集总电阻的阻值范围为10-5000Ω；
外环的外围边长l2在10-200mm范围内；外环宽度在0.5-10.0mm范围内；外环集总电阻的阻值范围为10-5000Ω。
在本发明的另一个具体实施例中，对于顶层介质板而言，其特征在于：
厚度为3.0mm，介电常数在2.2-16.5，损耗角正切在0.0001-0.025范围内；
内环的外围边长l1为27.3mm；内环宽度为4.0mm；内环集总电阻的阻值为1700Ω；
外环的外围边长l2为47.1mm；外环宽度为4.0mm；外环集总电阻的阻值为270Ω。
在本发明的又一个实施例中，对于中间层介质板而言，其特征在于：
厚度在0.5-12.5mm范围内；
边长l3在1-80mm范围内；“口”字形开口金属环的宽度在0.5-10.0mm范围内；
集总电阻的阻值范围为5-5000Ω。
在本发明的又一个具体实施例中，对于中间层介质板而言，其特征在于：
厚度为3.0mm；介电常数在2.2-16.5范围内；损耗角正切在0.0001-0.025范围内；
边长l355.4mm；“口”字形开口金属环的宽度为4.0mm；
集总电阻的阻值为210Ω。
在本发明的再一个实施例中，对于底层介质板而言，其特征在于：
底层介质板厚度在0.5-14.5mm范围内；
内环的外围边长l4在1-60mm范围内；内环宽度在0.5-10.0mm范围内；内环集总电阻的阻值范围为1-3000Ω；
外环的外围边长l5在4-60mm范围内；外环宽度在0.5-10.0mm范围内；外环集总电阻的阻值范围为10-2000Ω。
在本发明的再一个具体实施例中，对于底层层介质板而言，其特征在于：
底层介质板厚度为3.0mm；介电常数在2.0-18.5范围内；损耗角正切在0.0001-0.025范围内；
内环的外围边长l4为24.3mm；内环宽度为4.0mm；内环集总电阻的阻值为1700Ω；
外环的外围边长l5为50.3mm；外环宽度为4.0mm；外环集总电阻为100Ω。
还提供一种P-S频段的超宽带吸波超构表面及低散射系统，该系统由上述超宽带吸波超构表面单元构成，对上述P-S频段的超宽带吸波超构表面单元进行m×m周期组阵，形成超构表面阵列；m的取值范围为3-20000。
为了满足微波低频段的超宽带电磁波吸收的应用需求，本发明将介质损耗吸收、集总元件吸收和金属结构谐振吸收有机结合，提出P-S频段的超宽带吸波超构表面并实现低散射系统，设计的吸波超构表面及其低散射系统在目标低可探测中将有重要的应用。
附图说明
图1示出本发明提出的P-S频段的超宽带吸波超构表面单元结构图、单元的中间层结构图、单元的底层结构图、超宽带吸波超构表面的加工样品和低散射系统样件，其中图1(a)示出P-S频段的超宽带吸波超构表面单元结构图，图1(b)示出P-S频段的超宽带吸波超构表面单元中间层结构图，图1(c)示出P-S频段的超宽带吸波超构表面单元底层结构图，图1(d)示出10×10超宽带吸波超构表面的加工样品，图1(e)示低散射系统样件；
图2示出本发明提出的在入射波朝-z方向下P-S频段的超宽带吸波超构表面单元的不同极化反射系数曲线和吸波率曲线，其中图2(a)是超宽带吸波超构表面单元在x极化和y极化条件下的反射系数曲线，图2(b)是超宽带吸波超构表面单元在x极化和y极化条件下的吸波率曲线。
图3示出本发明提出的在TE和TM极化入射波朝-z方向下P-S频段的超宽带吸波超构表面单元的不同方位角时的吸波率谱图，其中图3(a)是TE极化下的超宽带吸波超构表面单元不同方位角吸波率谱图，图3(b)是TM极化下的超宽带吸波超构表面单元不同方位角吸波率谱图；
图4示出本发明提出的在TE和TM极化入射波朝-z方向下P-S频段的超宽带吸波超构表面单元的不同俯仰角时的吸波率谱图，其中图4(a)是TE极化下的超宽带吸波超构表面单元不同俯仰角吸波率谱图，图4(b)是TM极化下的超宽带吸波超构表面单元不同俯仰角吸波率谱图；
图5示出本发明提出的10×10超宽带吸波超构表面和同等大小金属板正入射时的单站雷达散射截面(Monostatic radar cross section，MRCS)仿真结果及MRCS减缩仿真结果；
图6示出本发明提出的P-S频段的超宽带吸波超构表面加工样件的吸波率测试曲线和MRCS减缩测试曲线，其中图6(a)示出吸波率测试曲线，图6(b)示出MRCS减缩测试曲线；
图7示出本发明提出的低散射系统仿真模型和正入射时金属系统与低散射系统不同极化入射波的MRCS仿真曲线，其中图7(a)示出低散射系统仿真模型的侧视图和全视图，图7(b)示出金属面与低散射系统不同极化入射波正入射时的MRCS仿真曲线；
图8示出本发明提出的低散射系统与相同状态的金属系统在x和y极化入射波条件下的RCS减缩仿真曲线与测试曲线；其中图8(a)示出仿真的RCS减缩曲线，图8(b)示出测试的RCS减缩曲线。
具体实施方式
本发明提出P-S频段的超宽带吸波超构表面及低散射系统，吸波超构表面的单元结构图如图1所示，图1(a)示出P-S频段的超宽带吸波超构表面单元结构图，图1(b)示出P-S频段的超宽带吸波超构表面单元中间层结构图，图1(c)示出P-S频段的超宽带吸波超构表面单元底层结构图。
如图1(a)所示，P-S频段的超宽带吸波超构表面单元为长方体结构，整个单元包括三层介质板、两层空气层、顶层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻、中间介质层上表面的“口”字型开口金属环及集总电阻、底层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻、底层介质板下表面的金属地。
顶层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长为p，p也是超宽带吸波超构表面单元的周期长度，边长p在20-200mm范围内，优选值为60mm；顶层介质板厚度在1.0-10.5mm范围内，优选值为3.0mm，介电常数在2.2-16.5范围内，优选值为4.4，损耗角正切在0.0001-0.025范围内，优选值为0.02。顶层介质板上表面贴附有第一“回”字形开口金属环及集总电阻，下表面无金属。第一“回”字形开口金属环包括薄片状内环和外环，面对介质板上表面看，内环和外环均为正方形，且二者的中心与介质板上表面的中心重合，二者的四条边均与介质板的四条边平行，内环的外围边长为l1，外环的外围边长为l2。内环的外围边长l1在2-60mm范围内，优选值为27.3mm；内环宽度(即与内环边长方向相垂直的介质板上表面上的内环宽度)在0.5-10.0mm范围内，优选值为4.0mm。在内环四条边中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻，集总电阻按照本领域技术人员熟知的方式进行布置，不再累述，集总电阻的阻值在10-5000Ω范围内，优选值为1700Ω。外环的外围边长l2在10-200mm范围内，优选值为47.1mm；外环宽度(即与外环边长方向相垂直的介质板上表面上的外环宽度)在0.5-10.0mm范围内，优选值为4.0mm。在外环四条边中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻，集总电阻按照本领域技术人员熟知的方式进行布置，不再累述，集总电阻的阻值在10-5000Ω范围内，优选值为270Ω。
与顶层介质板类似，中间层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长与顶层介质边长相同；中间层介质板厚度在0.5-12.5mm范围内，优选值为3.0mm；介电常数在2.2-16.5范围内，优选值为4.4；损耗角正切在0.0001-0.025范围内，优选值为0.02。中间层介质板上表面贴附有薄片状“口”字形开口金属环及集总电阻，下表面无金属。面对介质板上表面看，“口”字形开口金属环为正方形，其中心与中间层介质板上表面的中心重合，其四条边与介质板的四条边平行，“口”字形开口金属环的外围边长为l3，边长l3在1-80mm范围内，优选值为55.4mm；“口”字形开口金属环的宽度(即与环边长方向相垂直的介质板上表面上的环宽度)在0.5-10.0mm范围内，优选值为4.0mm。在“口”字形开口金属环四条边中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻，集总电阻按照本领域技术人员熟知的方式进行布置，不再累述，集总电阻的阻值的四个集总电阻在5-5000Ω范围内，优选值为210Ω。
与顶层介质板类似，底层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长与顶层介质边长相同；底层介质板厚度在0.5-14.5mm范围内，优选值为3.0mm；介电常数在2.0-18.5范围内，优选值为4.4；损耗角正切在0.0001-0.025范围内，优选值为0.02。底层介质板上表面贴附有第二“回”字形开口金属环及集总电阻，下表面是无蚀刻图案的金属地。第二“回”字形开口金属环包括薄片状内环和外环，面对介质板上表面看，内环和外环均为正方形，且二者的中心与介质板上表面的中心重合，二者的四条边均与介质板的四条边平行，内环的外围边长为l4，外环的外围边长为l5。内环的外围边长l4在1-60mm范围内，优选值为24.3mm；内环宽度(即与内环边长方向相垂直的介质板上表面上的内环宽度)在0.5-10.0mm范围内，优选值为4.0mm。在内环四条边中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻，集总电阻按照本领域技术人员熟知的方式进行布置，不再累述，集总电阻的阻值在1-3000Ω范围内，优选值为1700Ω。外环的外围边长l5在4-60mm范围内，优选值为50.3mm；外环宽度(即与外环边长方向相垂直的介质板上表面上的外环宽度)在0.5-10.0mm范围内，优选值为4.0mm。在外环四条边中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻，集总电阻按照本领域技术人员熟知的方式进行布置，不再累述，四个集总电阻在10-2000Ω范围内，优选值为100Ω。
P-S频段的超宽带吸波超构表面单元的顶层和底层“回”字形开口金属环、中间层“口”字形开口金属环以及底层下表面的金属地的厚度均在0.02-0.1mm范围内，优选值为0.036mm。
上层、下层两层空气层分别位于顶层介质板与中间层介质板之间、中间层介质板与底层介质板之间。上层空气层的厚度(即位于顶层介质板与中间层介质板之间的厚度)在1-50mm范围内，优选值为20mm；下层空气层的厚度(即位于中间层介质板与底层介质板之间的厚度)在1-100mm范围内，优选值为20mm。
对上述P-S频段的超宽带吸波超构表面单元进行m×m周期组阵，形成超构表面阵列。m可选3-20000，优选3-100，最优选值为10。加工并焊接集总电阻形成的超构表面样件如图1(d)所示。
将两个m×m周期的超构表面阵列背向放置(保证有电阻的面朝外)，两个超构表面顶部紧贴，形成一条直线，两个超构表面底部分开，形成顶部张角为θ，两个超构表面构成低散射系统，张角θ在5°-175°范围，优选值为45°。加工制作的低散射系统如图1(e)所示。
借助CST 2019软件中的主从边界和Flouquet端口进行模拟仿真，入射波沿着-z方向垂直入射，图2(a)、(b)分别给出P-S频段的超宽带吸波超构表面单元的不同极化反射系数曲线和吸波率曲线。从图2(a)可以看出，同极化的-10dB的反射幅度带宽为0.5-2.5GHz，相对带宽达到了133.3％，同时在0.5-2.5GHz范围内交叉极化的幅度均小于-60dB，即在该频段范围内没有以交叉极化形式反射的电磁波，且同极化反射分量很小。从图2(b)的x和y极化入射波的吸波率曲线可以看出，以90％吸波率为标准，超构表面单元能够覆盖0.5-2.5GHz范围。
图3给出本发明提出的P-S频段的超宽带吸波超构表面单元在TE和TM极化入射波朝-z方向下的不同方位角的吸波率谱图，可以看出当频率固定时该超构表面对不同极化不同方位角的吸波效果是相同的，说明该超构表面对方位角具有不敏感的特性。
图4给出本发明提出的在TE和TM极化入射波朝-z方向下P-S频段的超宽带吸波超构表面单元的不同俯仰角时的吸波率谱图，可以看出当频率固定时该超构表面对不同极化在方位角[-45°，45°]范围时的吸波效果基本相同，但在方位角[-90°，60°]和[60°，90°]范围时的吸波效果差异明显，说明该超构表面[-45°，45°]范围时在对俯仰角具有不敏感的特性，在[-90°，60°]和[60°，90°]范围时超构表面对于不同极化入射波，吸波效果不相同，但总体来看超构表面能够在[-60°，60°]方位角条件下范围实现0.5-2.5GHz频带的较好吸波。
图5给出本发明提出的10×10超宽带吸波超构表面和同等大小金属板正入射时的单站雷达散射截面(Monostatic radar cross section，MRCS)仿真结果及MRCS减缩仿真结果，可以看出超宽带超构表面的MRCS减缩量在0.5-2.5GHz范围内基本都超过了10dB，最大减缩量超过了20dB。
图6给出本发明提出的P-S频段的超宽带吸波超构表面吸波率测试曲线和正入射时的RCS减缩曲线，可以看出超构表面在0.5-2.5GHz范围内测试的吸波率基本超过90％，同时MRCS减缩量超过了10dB，最大减缩量超过了20dB。
图7给出本发明提出的低散射系统仿真模型和正入射时金属系统与低散射系统不同极化入射波的MRCS仿真曲线，可以看出与相同的金属表面相比，设计的低散射系统对X极化和y极化的电磁波均有吸收作用，能够表现出低散射效果。
图8示出本发明提出的低散射系统与相同状态的金属系统在x和y极化入射波条件下的RCS减缩仿真曲线与测试曲线，可以看出无论是x极化还是y极化入射波，低散射系统都比金属系统具有明显的RCS减缩效果，即低散射效果好，同时仿真与测试结果较吻合。
Claims (10)
1.P-S频段的超宽带吸波超构表面单元，其特征在于，表面单元为长方体结构，包括三层介质板、两层空气层、顶层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻、中间介质层上表面的“口”字型开口金属环及集总电阻、底层介质板上表面的“回”字形开口金属环及集总电阻、底层介质板下表面的金属地；其中
顶层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长为p，p也是超宽带吸波超构表面单元的周期长度，顶层介质板上表面贴附有第一“回”字形开口金属环及集总电阻，下表面无金属；第一“回”字形开口金属环包括薄片状内环和外环，面对介质板上表面看，内环和外环均为正方形，且二者的中心与介质板上表面的中心重合，二者的四条边均与介质板的四条边平行，内环的外围边长为l1，外环的外围边长为l2；在内环、外环四条边的中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻；
中间层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长与顶层介质边长相同；中间层介质板上表面贴附有薄片状“口”字形开口金属环及集总电阻，下表面无金属；面对介质板上表面看，“口”字形开口金属环为正方形，其中心与中间层介质板上表面的中心重合，其四条边与介质板的四条边平行，“口”字形开口金属环的外围边长为l3，在“口”字形开口金属环四条边中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻；
底层介质板为薄长方体结构，其上下表面均为正方形，边长与顶层介质边长相同；底层介质板上表面贴附有第二“回”字形开口金属环及集总电阻，下表面是无蚀刻图案的金属地；第二“回”字形开口金属环包括薄片状内环和外环，面对介质板上表面看，内环和外环均为正方形，且二者的中心与介质板上表面的中心重合，二者的四条边均与介质板的四条边平行，内环的外围边长为l4，外环的外围边长为l5；在内环、外环四条边的中心位置分别布置四个完全相同的集总电阻；
上层、下层两层空气层分别位于顶层介质板与中间层介质板之间、中间层介质板与底层介质板之间。
2.如权利要求1所述的超宽带吸波超构表面单元，其特征在于：
边长p在20-200mm范围内；
上层空气层的厚度在1-50mm范围内；
下层空气层的厚度在1-100mm范围内；
顶层和底层“回”字形开口金属环、中间层“口”字形开口金属环以及底层下表面的金属地的厚度均在0.02-0.1mm范围内。
3.如权利要求2所述的超宽带吸波超构表面单元，其特征在于：
边长p为60mm；
上层空气层的厚度为20mm；
下层空气层的厚度为20mm；
顶层和底层“回”字形开口金属环、中间层“口”字形开口金属环以及底层下表面的金属地的厚度均为0.036mm。
4.如权利要求1所述的超宽带吸波超构表面单元，对于顶层介质板而言，其特征在于：
厚度在1.0-10.5mm范围内；
内环的外围边长l1在2-60mm范围内；内环宽度在0.5-10.0mm范围内；内环集总电阻的阻值范围为10-5000Ω；
外环的外围边长l2在10-200mm范围内；外环宽度在0.5-10.0mm范围内；外环集总电阻的阻值范围为10-5000Ω。
5.如权利要求4所述的超宽带吸波超构表面单元，对于顶层介质板而言，其特征在于：
厚度为3.0mm，介电常数在2.2-16.5，损耗角正切在0.0001-0.025范围内；
内环的外围边长l1为27.3mm；内环宽度为4.0mm；内环集总电阻的阻值为1700Ω；
外环的外围边长l2为47.1mm；外环宽度为4.0mm；外环集总电阻的阻值为270Ω。
6.如权利要求1所述的超宽带吸波超构表面单元，对于中间层介质板而言，其特征在于：
厚度在0.5-12.5mm范围内；
边长l3在1-80mm范围内；“口”字形开口金属环的宽度在0.5-10.0mm范围内；
集总电阻的阻值范围为5-5000Ω。
7.如权利要求6所述的超宽带吸波超构表面单元，对于中间层介质板而言，其特征在于：
厚度为3.0mm；介电常数在2.2-16.5范围内；损耗角正切在0.0001-0.025范围内；
边长l355.4mm；“口”字形开口金属环的宽度为4.0mm；
集总电阻的阻值为210Ω。
8.如权利要求1所述的超宽带吸波超构表面单元，对于底层介质板而言，其特征在于：
底层介质板厚度在0.5-14.5mm范围内；
内环的外围边长l4在1-60mm范围内；内环宽度在0.5-10.0mm范围内；内环集总电阻的阻值范围为1-3000Ω；
外环的外围边长l5在4-60mm范围内；外环宽度在0.5-10.0mm范围内；外环集总电阻的阻值范围为10-2000Ω。
9.如权利要求8所述的超宽带吸波超构表面单元，对于底层层介质板而言，其特征在于：
底层介质板厚度为3.0mm；介电常数在2.0-18.5范围内；损耗角正切在0.0001-0.025范围内；
内环的外围边长l4为24.3mm；内环宽度为4.0mm；内环集总电阻的阻值为1700Ω；
外环的外围边长l5为50.3mm；外环宽度为4.0mm；外环集总电阻为100Ω。
10.P-S频段的超宽带吸波超构表面及低散射系统，该系统由如权利要求1-9所述的超宽带吸波超构表面单元构成，其特征在于，对上述P-S频段的超宽带吸波超构表面单元进行m×m周期组阵，形成超构表面阵列；m的取值范围为3-20000。
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