[實(shí)用新型]一種雙頻極化轉(zhuǎn)化超表面單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020709688.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN212303927U
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州靈芯微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q15/00
• 分類(lèi)號(hào): H01Q15/00;H01Q15/24
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種雙頻極化轉(zhuǎn)化超表面單元，包括依次設(shè)置的表層金屬結(jié)構(gòu)層、中間介質(zhì)板層和底層金屬；表層金屬結(jié)構(gòu)層包括第一L型金屬貼片、第二L型金屬貼片和第一重疊方形金屬貼片，整個(gè)表層金屬結(jié)構(gòu)層為中心對(duì)稱(chēng)圖形。本發(fā)明采用了由兩個(gè)正方形重疊放置而組成的重疊方形金屬貼片和兩個(gè)L型金屬貼片所構(gòu)成的金屬結(jié)構(gòu)，基本單元在8.86GHz附近以及14.98GHz至16.09GHz范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的極化轉(zhuǎn)化功能。在線極化電磁波的照射下，單元在上述兩個(gè)頻率范圍內(nèi)能將入射波大部分能量反射至其交叉極化方向，并且入射波同極化方向的反射幅度均小于?10dB。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型人工電磁材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在微波段具有雙頻極化轉(zhuǎn)化超表面單元。

背景技術(shù)

超材料是由亞波長(zhǎng)單元結(jié)構(gòu)按周期或非周期的排列方式，所構(gòu)成的新型人工電磁材料，具有超出一般天然材料的電磁特性。其奇異的電磁特性主要依賴(lài)于亞波長(zhǎng)共振結(jié)構(gòu)的幾何圖形與尺寸。目前超材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于吸波材料、電磁隱身、透鏡等領(lǐng)域。超表面，即二維超材料，其結(jié)構(gòu)緊湊且加工靈活，同時(shí)又保持了獨(dú)特的電磁特性，故逐漸開(kāi)始替代原始的三維結(jié)構(gòu)。近年來(lái)基于超表面提出了各種應(yīng)用，覆蓋了全息成像、波矢調(diào)控、極化轉(zhuǎn)化等各種調(diào)控能力。

極化是電場(chǎng)強(qiáng)度矢量在空間某一點(diǎn)隨時(shí)間的變化規(guī)律。電磁波的極化與幅度和相位等基本物理量有重要的地位，同樣可以用來(lái)傳遞信息。在微波頻段，電磁波的極化控制在雷達(dá)、光纖通信、極化測(cè)量以及醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。例如，在目標(biāo)識(shí)別中，利用極化特性可辨別出隱身目標(biāo)；在保密通信中，需要實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變電磁波的極化狀態(tài)等。

近年來(lái)，由于無(wú)線通信的迅速發(fā)展，對(duì)無(wú)線設(shè)備提出了更高的要求，其中雙頻段受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種雙頻極化轉(zhuǎn)化超表面單元，單元可以在兩個(gè)頻率范圍內(nèi)，高效地實(shí)現(xiàn)線極化到交叉極化的轉(zhuǎn)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種雙頻極化轉(zhuǎn)化超表面單元，其特征在于：基本單元包括自上而下依次設(shè)置的表層金屬結(jié)構(gòu)層、中間介質(zhì)板層和底層金屬；所述表層金屬結(jié)構(gòu)層包括貼附于中間介質(zhì)板層上表面的第一L型金屬貼片、第二L型金屬貼片和第一重疊方形金屬貼片，整個(gè)表層金屬結(jié)構(gòu)層為中心對(duì)稱(chēng)圖形。

進(jìn)一步的，所述基本單元的周期邊長(zhǎng)p為9-11mm；所述第一L型金屬貼片和第二L型金屬貼片的邊長(zhǎng)L1均為4-5mm，寬度W1均為0.65-0.85mm；第一重疊方形金屬貼片的兩個(gè)重疊正方形的邊長(zhǎng)L2均為1-3mm，兩個(gè)重疊正方形上下以及左右平移的距離W2均為1.4-1.6mm；所述中間介質(zhì)板層的厚度H為0.8-1.0mm，介電常數(shù)為4.1-1.5，損耗角正切為0.000-0.006。

優(yōu)選的，所述基本單元的周期邊長(zhǎng)p為10mm；所述第一L型金屬貼片和第二L型金屬貼片的邊長(zhǎng)L1均為5mm，寬度W1均為0.75mm；第一重疊方形金屬貼片的兩個(gè)重疊正方形的邊長(zhǎng)L2均為2mm，兩個(gè)重疊正方形上下以及左右平移的距離W2均為1.5mm；所述中間介質(zhì)板層的厚度H為0.9mm。

進(jìn)一步的，所述超表面基本單元在線極化電磁波的照射下，在8.86GHz附近以及14.98GHz至16.09GHz范圍內(nèi)同極化方向的反射幅度均小于-10dB，入射波大部分能量被反射至其交叉極化方向。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明通過(guò)采用特定的金屬結(jié)構(gòu)，使超表面基本單元實(shí)現(xiàn)了雙頻極化轉(zhuǎn)化功能；

2.本發(fā)明具有一定的寬帶特性，超表面基本單元在一定的頻帶內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)功能;

3. 本發(fā)明加工簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，僅依靠簡(jiǎn)單的金屬圖樣，在微波頻段內(nèi)易于制備加工。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中基本單元的正面結(jié)構(gòu)示意圖；