[實用新型]一種基于有源超表面的功能可重構極化轉換器

有效

• 申請號: 201820525449.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN207994077U
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 高喜;黃俊翔;楊萬里
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

本實用新型公開一種基于有源超表面的功能可重構極化轉換器，由介質基底層、有源超表面層和金屬地板層組成；有源超表面層由多個相同的蝶形結構單元組成，這些蝶形結構單元在介質基底層的上表面呈規則矩陣式間隔排列；金屬地板層由多條相同的條狀金屬片組成，這些條狀金屬片在介質基底的下表面呈并行式間隔排列；上述介質基底層上開設有多個金屬過孔，金屬貼片均通過對應的金屬過孔與其正下方的條狀金屬片相連。本實用新型通過控制變容二極管的偏置電壓實現器件功能的切換，使其具有線極化偏轉、橢圓極化轉換和圓極化轉換等多重功能，解決了極化器功能單一的問題。

技術領域

本實用新型涉及極化轉換器技術領域，具體涉及一種基于有源超表面的功能可重構極化轉換器。

背景技術

極化是電磁波的重要特性之一，在通信、成像、傳感等領域內有重要應用。基于超表面的新型極化轉換器件具有重量輕、結構簡單、損耗低等優點而被廣泛應用。然而該類器件通常由無源超表面構成，由此設計的極化轉換器功能單一，不具備可調諧特性。若要實現器件的多功能特性，則必須修改超表面的幾何結構和參數，并進行重新設計，這極大限制了器件的應用。

實用新型內容

本實用新型針對現有極化轉換器不具備可調諧特性的問題，提供一種基于有源超表面的功能可重構極化轉換器。

為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種基于有源超表面的功能可重構極化轉換器，包括極化轉換器本體，該極化轉換器本體由介質基底層、有源超表面層和金屬地板層組成。上述有源超表面層由多個相同的蝶形結構單元組成，這些蝶形結構單元在介質基底層的上表面呈規則矩陣式間隔排列；每個蝶形結構單元均由1個變容二極管和2片金屬貼片所構成；2片金屬貼片結構完全相同，并呈鏡像對稱地設置在變容二極管的兩側，且變容二極管的2個管腳分別與這2片金屬貼片相連。上述金屬地板層由多條相同的條狀金屬片組成，這些條狀金屬片在介質基底的下表面呈并行式間隔排列；條狀金屬片的數量為有源超表面層上的蝶形結構單元列數的2倍，即每一列蝶形結構單元的左側金屬貼片的正下方設有一條沿列向延伸的條狀金屬片即左側條狀金屬片，每一蝶形結構單元的右側金屬貼片的正下方設有另一條沿列向延伸的條狀金屬片即右側條狀金屬片；左側條狀金屬片和右側條狀金屬片分別連接偏置電源的其中一極。上述介質基底層上開設有多個金屬過孔；金屬過孔的數量與有源超表面層上的金屬貼片的數量相同，且每個金屬過孔均位于對應金屬貼片的正下方；每個金屬貼片均通過對應的金屬過孔與其正下方的條狀金屬片相連。

上述方案中，金屬貼片為等腰梯形、等腰三角形或水滴形。

上述方案中，介質基底層為FR4介質板。

上述方案中，每一列的左側條狀金屬片均與偏置電源的同一極相連，每一列的右側條狀金屬片均與偏置電源的另一極相連。

上述方案中，通過改變偏置電源來調整極化轉換器本體在x方向的表面阻抗，以實現對極化轉換器本體在x方向上反射波的調控，并最終實現對極化轉換器本體在x方向和y方向上反射波的合成波的極化態的調控。

與現有技術相比，本實用新型能夠通過控制變容二極管的偏置電壓實現器件功能的切換，使其具有線極化偏轉、橢圓極化轉換和圓極化轉換等多重功能，從而解決了極化器功能單一的問題。另外，采用柵狀條狀金屬片為地板，使其同時兼有反射板和二極管偏置線的功能，不需要單獨為二極管設置偏置線，簡化了器件結構。

附圖說明

圖1為一種基于有源超表面的功能可重構極化轉換器的立體結構示意圖。

圖2為圖1的俯視示意圖。

圖3為單個蝶形結構單元的結構示意圖。

圖4為偏置電壓加載方式。

圖5為變容二極管偏置電壓為0V時，器件對u極化方向入射波的反射系數的振幅曲線圖。