[發明專利]一種極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體

有效

• 申請號: 202110546986.2
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113314851B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 鄧聯文;趙皓楠;黃生祥;趙巖
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 劉文博

本申請涉及一種極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體，包括：金屬底板、蜂窩層和介質層；所述金屬底板上方設置有所述蜂窩層；所述蜂窩層用于將所述介質層與所述金屬底板隔開，并支撐所述介質層；所述蜂窩層上設置有所述介質層；所述介質層的下表面為極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體的表面，所述極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體由若干個吸波周期單元彼此連接在一起構成。通過對每個吸波周期單元上的變容二極管施加偏置電壓，實現變容二極管的電容值可調，從而實現超表面吸波體的頻率可重構，這使得同一塊吸波體就可以實現多個吸波狀態，而且易于設計，易于調控，易于加工，成本低廉。

技術領域

本申請涉及電磁材料領域，特別是涉及一種極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體。

背景技術

電磁超材料是一種新型的人工電磁材料，具備許多自然界材料所不能實現的電磁特性。電磁超表面作為電磁超材料的二維表現形式，具備諸如輕薄、制作簡便、性能可調控等優點。特別是在吸波領域，超表面吸波體往往比傳統吸波材料更輕更薄，且可以實現頻率、幅度、極化等電磁特性的調節。

現在已有的極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體，其通常通過設計具備旋轉對稱性的超表面圖案或將兩個單極化超表面疊層實現雙極化，這種設計的吸波體中的大部分不能通過簡單的修正實現單極化與雙極化的功能轉換。然而目前并未見一種簡單的、快速的、有效的實現超表面吸波體極化特征轉換的方法。例如，在將一種線極化超表面吸波體轉換為極化不敏感超表面吸波體的例子中，實現極化特性轉換的方法是直接將兩個相同的線極化超表面吸波體疊加，二者的極化方向相垂直。這種方法可以實現從線極化到極化不敏感的極化轉換，但由于疊放而產生的上下層耦合作用，兩個極化方向上的有效吸波帶寬不能重合，產生了性能浪費，實際的極化不敏感吸波帶寬相比于之前的線極化吸波帶寬大幅縮減，因而這種方法是簡單的但不是有效的。對于加載了有源器件如變容二極管，PIN二極管的超表面吸波體，其頻率可重構特性在極化轉換后也很難保持一致，這種性能不一致即產生了性能浪費，不是有效的方法。目前暫未見通過直接疊加圖案實現雙極化的頻率可重構超表面吸波體。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，本申請提供了一種極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體，包括：金屬底板、蜂窩層和介質層；所述金屬底板上方設置有所述蜂窩層；所述蜂窩層用于將所述介質層與所述金屬底板隔開，并支撐所述介質層；所述蜂窩層上設置有所述介質層；所述介質層的下表面為極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體的表面，所述極化不敏感的頻率可重構超表面吸波體由若干個吸波周期單元彼此連接在一起構成。

進一步的，所述介質層的下表面設置有偏置線、導電片、貼片電阻和變容二極管；在所述介質層的下表面上，四個角落的偏置線連接兩個梯形的導電片，四條邊上的偏置線連接四個梯形的導電片，內部的偏置線連接八個梯形的導電片；相鄰的梯形導電片無縫銜接組成菱形的導電片，相鄰兩個菱形的導電片之間，連接著一個貼片電阻和一個變容二極管。

進一步的，在所述介質層的下表面，所述貼片電阻和所述變容二極管分別與兩個梯形導電片相連；所述偏置線和梯形導電片構成導電體。

進一步的，位置呈中心對稱的梯形導電片是中心對稱的；兩個梯形導電片之間連接有相互并聯的貼片電阻和變容二極管。

進一步的，所述變容二極管連接在所述導電體之間；所述介質層的下表面設置的變容二極管連接在所述導電體之間，在所述介質層的上表面，所述變容二極管通過所述介質層的通孔與下表面的導電體連接。

進一步的，通過在所述偏置線上施加電壓，所述變容二極管產生偏置電壓，使所述變容二極管呈現不同的容性狀態，實現頻率可重構。

進一步的，每一個所述吸波周期單元長為40mm，寬為40mm；左右分布的兩個梯形的導電片的上底為1.8mm，下底為20mm，高為18.2mm；上下分布的兩個梯形的導電片的上底為1.8mm，下底為20mm，高為18.6mm；所述偏置線的長度為10mm，寬為0.1mm。