[發(fā)明專利]波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面及設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2022-05-12
• 公開（公告）號: CN114914701A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許河秀;羅慧玲;王明照;逄智超;徐碩;徐健
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 北京律譜知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11457
• 代理人: 孟德洲

1.波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面，其特征在于，所述超表面由多個周期排列的超單元構(gòu)成，所述超單元由至少兩個基本單元沿預(yù)設(shè)方向排列構(gòu)成，所述基本單元由兩塊介質(zhì)板和一塊金屬地板圍成，所述基本單元還包括：金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)；

所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)被刻蝕在所述介質(zhì)板的中心位置處，所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的邊長由所述基本單元的反射相位確定，

其中，兩塊所述介質(zhì)板的結(jié)構(gòu)相同，所述介質(zhì)板的折疊角由電磁波的反射偏折角確定，所述折疊角為所述介質(zhì)板與所述金屬底板之間的夾角。

2.如權(quán)利要求1所述的波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面，其特征在于，所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的邊長由所述基本單元的反射相位確定，具體包括：

根據(jù)所述基本單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在設(shè)定所述折疊角β為45°時，采用掃描的方式，分別在TE和TM兩種極化激發(fā)下，以預(yù)設(shè)步長在長度給定范圍內(nèi)進(jìn)行邊長掃描，確定所述基本單元的相位響應(yīng)隨邊長變化、頻率變化的第一數(shù)據(jù)庫；

根據(jù)所述基本單元的工作頻率和相位梯度，在所述第一數(shù)據(jù)庫中確定所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的邊長和所述基本單元的個數(shù)N，

其中，所述相位梯度為所述基本單元間的反射相位的差值，所述相位梯度應(yīng)滿足360°/N。

3.如權(quán)利要求2所述的波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面，其特征在于，所述介質(zhì)板的折疊角由電磁波的反射偏折角確定，具體包括：

根據(jù)所述基本單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的邊長，采用掃描的方式，分別在TE和TM兩種極化激發(fā)下以預(yù)設(shè)角度步長，在角度給定范圍內(nèi)進(jìn)行角度掃描，確定反射相位變化、工作頻率變化影響所述基本單元折疊角的第二數(shù)據(jù)庫；

根據(jù)所述相位梯度和所述基本單元的工作頻率，確定所述介質(zhì)板的折疊角。

4.如權(quán)利要求1所述的波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面，其特征在于，兩塊所述介質(zhì)板沿y軸對稱設(shè)置，兩個所述基本單元沿預(yù)設(shè)方向x軸方向排列組成所述超單元，將m₁個所述超單元沿x方向周期排列，再沿y方向重復(fù)排列n₁列以組成所述超表面時，所述介質(zhì)板的折疊角由電磁波的反射偏折角確定，其中，所述介質(zhì)板的折疊角與所述反射偏折角之間的對應(yīng)關(guān)系為：

式中，θ_r為反射偏折角，c為真空中的光速，p為所述介質(zhì)板的邊長，β為所述折疊角，v為頻率。

5.如權(quán)利要求1所述的波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面，其特征在于，所述介質(zhì)板為聚酰亞胺板，所述介質(zhì)板為正方形，所述介質(zhì)板的邊長p＝15mm、所述介質(zhì)板的厚度d＝0.1mm，所述介質(zhì)板的介電常數(shù)為ε_r＝3，所述介質(zhì)板的電正切損耗為tanδ＝0.001。

6.如權(quán)利要求1所述的波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面，其特征在于，所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)為方環(huán)結(jié)構(gòu)，所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的寬度為w＝0.5mm，所述金屬單方環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的刻蝕材料為金屬銅。

7.如權(quán)利要求1所述的波束可重構(gòu)折紙空間序構(gòu)梯度相位超表面，其特征在于，所述金屬地板的材質(zhì)為金屬銅，所述金屬地板的厚度為0.036mm。