[发明专利]一种基于广义折反射定律的超大口径轻量化消色差平面电磁透镜

权利要求书

1.一种基于广义折反射定律的超大口径轻量化消色差平面电磁透镜，其特征在于：包括馈源、位于馈源上方的超材料电磁调制层构成；其中，每层超材料层包括介质薄膜以及非周期排布于介质薄膜上的金属谐振单元；利用超材料单元进行电磁辐射调制，通过选择适当的金属谐振单元结构使得该层超材料对电磁波具有宏观响应；通过利用优化算法得到在一定频段内满足消色差聚焦时所需要的相位分布，再根据该相位分布结合不同结构的金属谐振单元改变入射的宽带电磁波的响应从而实现宽带连续消色差聚焦；

所述金属谐振单元为双层同心圆形金属环或椭圆金属环中的一种或多种，环的宽度w的取值范围为0.1mm≦w≦1mm；

所述金属谐振单元在一个周期内的数目为一、二或三个，其周期p的取值为5mm≦p≦13mm；

所述超材料电磁调制层层数可为1,2,3,4或5；

所述金属谐振单元所用材料为金、银、铜、铝或铬，其厚度的取值范围为100nm≦h≦35000nm；

针对频率在11.7-12.2GHz设计了基于两层超材料的口径为800mm的平面消色差电磁透镜的整体模型，采用喇叭天线作为馈源，辐射口径为800mm×800mm，喇叭口距超材料400mm，两层超材料由上下两层超材料结构层组成，每层超材料的介质薄膜厚度为小于100μm，两层超材料间为厚度d=3.5mm的空气层；所采用的金属谐振单元为双层同心圆形金属环，金属谐振单元的周期p为9.5mm；每层同心圆形金属环由内外金属环构成，内外金属环均具有两个开口，内金属环宽度为w1=0.2mm，外金属环宽度为w2=0.25 mm，内外金属环开口缝隙宽度g1=g2=0.7mm，金属厚度为100nm；通过调节金属环整体的旋转角度以及内外环之间相对的旋转角度，得到了333组不同的金属谐振单元以及对应的333组不同的响应，其中，建立了数据量为333组的金属谐振单元以及对应的电磁响应的数据库，设计的平面消色差电磁透镜的超材料层中的金属谐振单元从该数据库中选取。