[發明專利]一種高效超薄的幅度相位調控超表面及其設計方法

在審

• 申請號: 202310258988.0
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116053804A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 朱永忠;楊于飛;謝文宣;樊瑩
• 申請（專利權）人: 中國人民武裝警察部隊工程大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q15/24;H01Q3/28;H01Q3/34
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

1.一種高效超薄的幅度相位調控超表面，其特征在于，所述高效超薄的幅度相位調控超表面為手性設置的天線-濾波器-天線結構，包括兩層介質基板、入射層、中間耦合層和輻射層；

所述入射層用于接收x極化電磁波，所述輻射層用于輻射y極化的透射電磁波；

所述耦合層位于兩層介質基板中間，所述入射層位于下層的介質基板下側，所述輻射層位于上層的介質基板上側；

所述入射層與輻射層之間通過貫穿中間耦合層的金屬探針連接。

2.如權利要求1所述的高效超薄的幅度相位調控超表面，其特征在于，所述介質基板為兩層相對介電常數為3.5的介質基板。

3.如權利要求1所述的高效超薄的幅度相位調控超表面，其特征在于，所述中間耦合層開有通孔，金屬探針將入射層的電磁波耦合到輻射層，形成帶通濾波器傳輸和交叉極化轉換的AFA陣列。

4.如權利要求1所述的高效超薄的幅度相位調控超表面，其特征在于，所述入射層與輻射層為結構相同的線極化單元，在順時針方向存在層間旋轉角δ。

5.如權利要求4所述的高效超薄的幅度相位調控超表面，其特征在于，旋轉角δ有90°和-90°兩個值，對應于兩種類型的原子，可實現完整的相移。

6.如權利要求4所述的高效超薄的幅度相位調控超表面，其特征在于，所述高效超薄的幅度相位調控超表面的相位調控，通過調節線極化單元的物理尺寸，根據傳輸相位原理，結合兩種類型原理實現完整的相移。

7.如權利要求4所述的高效超薄的幅度相位調控超表面，其特征在于，所述高效超薄的幅度相位調控超表面的振幅調控，通過調整線極化單元的總體旋轉，在0°～90°的旋轉范圍內，實現歸一化振幅1-0的操控。

8.一種用于權利要求1～7任意一項所述的高效超薄的幅度相位調控超表面的設計方法，其特征在于，所述高效超薄的幅度相位調控超表面的設計方法包括相位設計和振幅設計；

所述相位設計包括：

二階貝塞爾波束產生器的相位分布為是第ij個元原子的方位角，k₀是自由空間中的波數，r_ij是第ij個元原子的位置向量，r_f是喇叭天線的位置向量，n是貝塞爾函數的階；

所述振幅設計包括：

通過測量饋源到APMS面上的場強分布并計算APMS面上所需振幅分布，將后者與前者作比并進行歸一化，便可求得APMS面上實際的振幅分布。

9.如權利要求8所述的高效超薄的幅度相位調控超表面的設計方法，其特征在于，振幅與相位調制的二階貝塞爾波束產生器的幅度分布為：A_ij＝J_n(k_⊥|r_ij|)/D_horn，其中J_n是n階貝塞爾函數，k_⊥是橫波數，n是貝塞爾函數的階，r_ij是第ij個元原子的位置向量，D_horn是喇叭天線的電場幅度分布。

10.如權利要求8所述的高效超薄的幅度相位調控超表面的設計方法，其特征在于，所述饋源為喇叭天線，喇叭天線與APMS的距離為90mm。