[發明專利]調節電磁波的方法和超材料

在審

• 申請號: 201610339819.X
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN107404002A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳超級數據鏈技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q15/14
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 韓建偉,張永明

技術領域

本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種調節電磁波的方法和超材料。

背景技術

目前，大多數用于電磁調控的超材料在制造完成之后，對電磁波的調控都是固定的、不可調節的，例如，某一個用于電磁調控的超材料只能將入射電磁波的方向改變某一個特定的角度，而不能將入射電磁波的方向改變其他的角度，這就限制了用于電磁調控的超材料的應用范圍。

近年來，動態可調超材料受到了研究人員的廣泛關注，能夠通過以下兩種方式實現電磁波可調功能。

方式一：通過機械轉動能夠實現電磁波可調功能，但是存在掃描速度慢、機械金屬器件笨重且占用空間尺寸大、機械故障頻繁、需要經常維護等缺點。

方式二：通過一些可控元器件如PIN二極管也能控制超材料某些部位的電磁參數，但是隨著相位調控狀態數的增加，控制電路相當復雜，加工復雜，成本非常高。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種調節電磁波的方法和超材料，以至少解決現有技術中超材料無法簡單快速地動態調節電磁波的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種調節電磁波的方法，其特征在于，包括：根據預設角度確定超材料中從相鄰兩個電可控超材料單元反射的電磁波之間的第一相位差，其中，所述超材料包括多個所述電可控超材料單元，所述電可控超材料單元包括變容二極管，其中，所述預設角度為電磁波從所述超材料的表面反射的角度，所述預設角度與所述第一相位差之間存在關聯關系；根據所述第一相位差確定每個所述電可控超材料單元中所述變容二極管的目標電容；將每個所述電可控超材料單元中所述變容二極管的電容調節至所述目標電容。

進一步地，根據所述第一相位差確定每個所述電可控超材料單元中所述變容二極管的目標電容包括：獲取不同電容下所述超材料的相位隨頻率變化的第一曲線；根據所述第一曲線和入射到所述超材料的表面的電磁波的第一頻率，獲取在所述第一頻率下相位隨電容變化的第二曲線；從所述第二曲線中獲取與所述第一相位差對應的所述目標電容。

進一步地，所述超材料包括多個子結構，所述子結構包括多個行單元，每個所述行單元中包括多個所述電可控超材料單元，從所述第二曲線中獲取與所述第一相位差對應的所述目標電容包括：根據所述第一相位差確定所述子結構中所述行單元的個數；根據所述行單元的個數確定每個所述行單元所對應的相位；從所述第二曲線中獲取每個所述行單元所對應的相位所關聯的電容；將獲取到的電容作為相應的所述行單元的所述目標電容。

進一步地，根據所述第一相位差確定所述子結構中所述行單元的個數包括：采用以下公式確定所述行單元的個數：其中，N為每個所述子結構中所述行單元的個數，是所述第一相位差。

進一步地，將每個所述電可控超材料單元中所述變容二極管的電容調節至所述目標電容包括：在預設的電容與電壓的關聯關系中查找與所述目標電容對應的目標電壓；在所述變容二極管上施加所述目標電壓。

進一步地，根據預設角度確定超材料中從相鄰兩個電可控超材料單元反射的電磁波之間的第一相位差包括：根據確定所述第一相位差，其中θ是所述預設角度，是所述第一相位差，λ是所述電磁波的波長，p是所述電可控超材料單元的長度，且所述電可控超材料單元的長度和寬度相等，相鄰兩個所述電可控超材料單元的中心點之間的距離與所述長度相同。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種超材料，其特征在于，包括：基底材料；電可控超材料單元陣列，設置在所述基底材料上，包括多個電可控超材料單元，其中，所述電可控超材料單元包括：金屬微結構；變容二極管，所述變容二極管設置在所述金屬微結構的開口處；同軸通孔，設置在所述金屬微結構上，所述金屬微結構通過所述同軸通孔與饋電網絡連接，用于向所述變容二極管施加電壓。

進一步地，所述金屬微結構為雙K型金屬微結構。

進一步地，所述金屬微結構的材料為以下任意一種：銅、銀或者金。

進一步地，所述基底材料為非磁性介質材料，所述基底材料的介電常數在2至10之間，磁導率為1。

進一步地，垂直于所述金屬微結構的表面入射的電磁波為平面波，所述電磁波的幅值和相位在垂直于入射方向上相等。

進一步地，所述超材料包括多個子結構，所述子結構包括多個行單元，每個所述子結構中所述行單元的個數與第一相位差滿足關系式：其中，N為每個所述子結構中所述行單元的個數，是所述第一相位差。