[發明專利]基于幅度和相位調控的雙功能超表面集成器件及設計方法

有效

• 申請號: 202011074877.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112201961B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 許河秀;王朝輝;王彥朝;王少杰;王明照
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種基于幅度和相位調控的雙功能超表面集成器件，其特征在于，由M*M個具有不同尺寸的超表面單元在平面內等間距周期延拓排列組成；其中，所述超表面單元是各向異性結構；該超表面單元為方形，具體由金屬地板、一個三層結構和兩層介質板組成；該三層結構從上到下依次記為第I層、II層和III層；金屬地板是最底層；第I層和第III層為打印在PET膜上的“I”形ITO電阻薄膜，為亞波長結構，沿x-軸分布，兩層的表面電阻和結構完全一樣；第II層是由“工”形金屬結構和對稱分布在其兩側的兩個平行的金屬貼片組成，構成雙模金屬諧振器，沿y軸分布；2層介質板中，第一介質板在第II層雙模金屬諧振器和第III層ITO電阻薄膜之間，第二介質板在第III層ITO電阻薄膜與金屬地板之間；第I層和第III層的ITO電阻薄膜工作在x極化波下，第II層金屬結構工作在y極化波下；第I層和第III層的“I”形ITO電阻薄膜與第II層的金屬結構正交分布，以保證各極化正常工作，也保證很低的交叉極化串擾；所述超表面單元在兩個正交極化下可以實現幅度和相位的獨立調控；通過選擇第I層和第III層ITO電阻薄膜的表面電阻，實現x極化波激發下的寬帶吸波功能，通過構造第II層金屬結構的相位分布，實現y極化波激發下的多波束輻射或均勻散射功能；

記各單元的結構參數如下：“I”形ITO電阻薄膜線寬度為w₂，長度為l；雙模金屬諧振器結構長度為a，各部分的線寬度均為w₁，“工”形金屬結構兩端金屬條長度為t，“工”形金屬結構與金屬貼片的間隙均為g；第一介質板、第二介質板的厚度分別為h₁和h₂；周期為p，即超表面單元的長度；H為超表面單元的厚度。

2.根據權利要求1所述的基于幅度和相位調控的雙功能超表面集成器件，其特征在于，優化的所述超表面單元的結構參數如下：p＝8.5mm，H＝3.422mm，g＝0.2mm，w₁＝0.4mm，w₂＝0.8mm，l＝8mm，h₁＝1mm，h₂＝2mm，t＝2.4mm；金屬為金屬銅，厚度為0.036mm；ITO表面電阻為35Ω/sq。