本發(fā)明涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了基于多裂縫方環(huán)形線性極化非對(duì)稱(chēng)性傳輸?shù)氖中猿砻?，包括在同一個(gè)平面上呈周期性排列形成矩形陣列的多個(gè)極化單元，每個(gè)極化單元包括介質(zhì)基板、正面諧振結(jié)構(gòu)和背面諧振結(jié)構(gòu)；本發(fā)明通過(guò)正面諧振結(jié)構(gòu)與正面諧振結(jié)構(gòu)的組合，利用簡(jiǎn)單的圖案諧振結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較寬的工作頻帶，降低了極化單元的制作成本，縮減了極化單元的尺寸面積，可以在Ku波段實(shí)現(xiàn)極高轉(zhuǎn)換效率將x或y極化入射波轉(zhuǎn)換為其正交極化的透射波，工作模式更加高效化以及寬帶化，相較于傳統(tǒng)的利用多個(gè)不同復(fù)雜尺寸諧振結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)極化透射波，本發(fā)明具有更簡(jiǎn)單緊湊的結(jié)構(gòu)，更易于集成的優(yōu)點(diǎn)，利用現(xiàn)已成熟的標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板工藝和光刻工藝即可實(shí)現(xiàn)，易于加工制作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于多裂縫方環(huán)形線性極化非對(duì)稱(chēng)性傳輸?shù)氖中猿砻妗?/p>

背景技術(shù)

極化是電磁波的一個(gè)重要性質(zhì)，它是電磁波在傳播過(guò)程中電場(chǎng)E隨時(shí)間變化的軌跡表征。根據(jù)軌跡的不同，電磁波的極化態(tài)可為橢圓、線和圓三種。它在信號(hào)傳輸過(guò)程中發(fā)揮重要作用。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電磁波的極化廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，尤其軍事裝備上。因此，有效地對(duì)電磁波的極化方式和狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控非常重要。傳統(tǒng)調(diào)控電磁波極化狀態(tài)的操作通常利用天然材料的雙折射效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如光柵、二色晶體等，這些都具有一定的局限性，例如體積過(guò)大、效率低下、能量損耗較大以及集成度低等。

手性超表面(CMMs)是具有手性特征的超表面。它不具有對(duì)稱(chēng)面，即基于平移、轉(zhuǎn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)等變換均不能與其鏡像重合。該材料具有天然材料所不具備的奇異特性，已被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，例如負(fù)折射率、完美透鏡、隱身和反常折射/反射等。也正是由于其特有的圓二色性以及旋光性等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種能實(shí)現(xiàn)高效極化旋轉(zhuǎn)的新途徑。與傳統(tǒng)的極化旋轉(zhuǎn)器相比，基本手性超表面的極化旋轉(zhuǎn)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、易于集成等特點(diǎn)。手性超表面采用成熟的標(biāo)準(zhǔn)印制電路板工藝及光刻工藝輕易加工。

非對(duì)稱(chēng)性傳輸(asymmetric transmission,AT)是指電磁波能量從結(jié)構(gòu)材料的一側(cè)傳播到另一側(cè)的比例與從相反方向傳播時(shí)產(chǎn)生明顯不等的現(xiàn)象。英國(guó)南安普頓大學(xué)的V.A.Fedotov等人在2006年首次觀察到這種特殊的極化轉(zhuǎn)換物理現(xiàn)象，并隨后兩年里通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了它的存在。不同于法拉第效應(yīng)的AT效應(yīng)發(fā)生時(shí)是沒(méi)有靜電場(chǎng)的。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)許多性能優(yōu)秀的研究設(shè)計(jì)，然而這些設(shè)計(jì)都具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、帶寬較窄、轉(zhuǎn)換效率低的缺點(diǎn)，這在一定程度上限制其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上問(wèn)題，本發(fā)明提供基于多裂縫方環(huán)形線性極化非對(duì)稱(chēng)性傳輸?shù)氖中猿砻妫ㄟ^(guò)正面諧振結(jié)構(gòu)與正面諧振結(jié)構(gòu)的組合，利用簡(jiǎn)單的圖案諧振結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較寬的工作頻帶，降低了極化單元的制作成本，縮減了極化單元的尺寸面積，可以在Ku波段實(shí)現(xiàn)極高轉(zhuǎn)換效率(80％以上)將x極化(y極化)入射波轉(zhuǎn)換為其正交極化的透射波，其工作模式更加高效化以及寬帶化，相較于傳統(tǒng)的利用多個(gè)不同復(fù)雜尺寸諧振結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)極化透射波，本發(fā)明具有更簡(jiǎn)單緊湊的結(jié)構(gòu)，更易于集成的優(yōu)點(diǎn)，利用現(xiàn)已成熟的標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板工藝和光刻工藝即可實(shí)現(xiàn)，易于加工制作。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

基于多裂縫方環(huán)形線性極化非對(duì)稱(chēng)性傳輸?shù)氖中猿砻?，包括在同一個(gè)平面上呈周期性排列形成矩形陣列的多個(gè)極化單元，包括在同一個(gè)平面上呈周期性排列形成矩形陣列的多個(gè)極化單元，每個(gè)極化單元包括介質(zhì)基板、位于介質(zhì)基板正面的正面諧振結(jié)構(gòu)以及位于介質(zhì)基板背面的背面諧振結(jié)構(gòu)；所述介質(zhì)基板、正面諧振結(jié)構(gòu)和背面諧振結(jié)構(gòu)的中心位于同一垂直線上；

正面諧振結(jié)構(gòu)由一個(gè)方形環(huán)在豎直方向和斜對(duì)角方向上開(kāi)出三個(gè)裂縫得到；

背面諧振結(jié)構(gòu)由正面諧振結(jié)構(gòu)繞圖形中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°再翻轉(zhuǎn)180°得到，其幾何尺寸與正面諧振結(jié)構(gòu)完全相同。

進(jìn)一步地，介質(zhì)基板為聚四氟乙烯高頻板或FR-4基板。

進(jìn)一步地，介質(zhì)基板為聚四氟乙烯高頻板，其介電常數(shù)為2.65，損耗正切角為0.0015。