[實用新型]一種基于類“q”型結構的電磁波極化轉換超表面

有效

• 申請號: 201920676405.5
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN210156554U
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 張澤匯;張旭;孟祥輝;王英豪
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型是一種基于類“q”型結構的電磁波極化轉換超表面，由數個單元結構在同一平面內周期性排列而成。每個單元結構由表層結構、中間介質層以及底層結構三層構成。所述的底層結構與中間介質層結構是大小相等但厚度不同的正方形結構。表層是類“q”型的結構，包含一個同心圓環，圓環上有三個大小形狀相同的缺口，同時在圓環內部填充了一個正方形貼片，切割掉的缺口與所添加的正方形貼片形狀上并不完全相同。圓環右側疊加長方形貼片，整體形成類“q”型結構。本實用新型所設計的電磁波極化轉換超表面，電磁響應獨特，電磁性質豐富，能夠在一定的頻率范圍內，對垂直入射的線極化電磁波進行高效地極化調控。

技術領域

本發明屬于人工電磁超表面設計的技術領域，具體涉及一種電磁波超表面極化調控器的設計領域。

背景技術

極化是電磁波的基本屬性之一，許多電磁波的應用都離不開極化的作用。同時，電磁波的極化在各種高科技領域，如通信、雷達和導航等方面發揮重要的作用。人工電磁超表面具有較自然界中已有電磁材料更為優越的性能，以及其相對于傳統材料更為小型化、集成化的特點，因此，人工電磁超表面對實現電磁波極化的調控具有極其重要的意義，并且通過合適的設計可以得到我們所需要的宏觀電磁特性。基于以上特點，本領域獲得了相關技術人員的廣泛關注與研究。

發明內容

基于傳統材料的電磁波極化調控器件具有尺寸大、難于集成的缺點，為了改變這一現狀，本發明實現了一種基于類“q”型結構的電磁波極化轉換超表面的設計，對自然界中常見的金屬及介質進行組合設計，得到了一種能夠對電磁波進行有效地極化調控的超表面，這種超表面能夠在一定頻段內，實現對垂直入射線極化電磁波的高效極化調控。

本發明的技術路線如下：一種基于類“q”型結構的電磁波極化轉換超表面，是由極化單元結構在同一平面內周期性排列而成，且單元結構在周期性延拓時，橫向和縱向周期性單元結構的個數相等。

每一單元結構由表層、中間層和底層三層結構構成，三層結構黏連在一起，各相鄰結構中間無縫隙。

三層結構的中心位于同一垂直線上，表層結構的同心圓環部分的圓心與三層結構中心重合，圓環上的三個缺口分別由虛線構成的水平放置和豎直放置的長方形切割得到，且三個缺口大小形狀相同，同時在圓環內部填充了一個正方形貼片，右側疊加長方形貼片，其上方短邊與水平放置的虛線構成的長方形的下方長邊在同一水平線上。

圓環圓心與所述的虛線構成的水平放置的長方形的中心重合，且圓環圓心處于虛線構成的豎直放置的長方形的短邊中心。

圓環上切割的缺口與其內部填充的正方形結構的形狀并不完全相同，缺口是三條邊為直線，一條邊為弧線的結構。

以同心圓環的圓心為原點，以豎直方向為x軸，以水平方向為y軸建立直角坐標系，則圓環內部填充的正方形貼片結構中心的位置為（0，-1.15mm）。

單元結構的表層可以選用金、銀、銅、鋁等材料，在應用中優選銅，厚度為0.035mm，電導率為5.8×10⁷S/m，表層的整體結構形狀大致為 “q”型。

單元結構的中間層是介質層，介質材料的厚度g為0.8~1.2mm，材料介電常數為2~3，損耗為0.0001~0.01。

單元結構的底層可以選用金、銀、銅、鋁等材料，在應用中優選銅，其厚度為0.035mm，電導率為5.8×10⁷S/m，。

所述極化結構單元周期P變化范圍為4~16mm，相應的其它結構參數變化范圍為：

1.2mm≤ a ≤1.75mm，1.8mm≤ b ≤2.75mm，0.8mm≤ c ≤1.2mm，

2.5mm≤ d ≤3.2mm，0.4mm≤ e ≤0.6mm，3.6mm≤ f ≤5.5mm。