[发明专利]一种基于相位可调超表面的微波段吸波器件及方法

说明书

本发明提供一种基于相位可调超表面的微波段吸波器件及方法，包括至少一个单元结构；单元结构包括：金属结构、介质基底、第一过孔、第二过孔、接地基板、变容二极管，第一过孔、第二过孔贯穿介质基底和接地基板，并且第一过孔、第二过孔的一端连接金属结构，变容二极管跨接在金属结构的对称金属结构之间。控制单元通过对单元结构提供反向偏置电压并调节变容二极管，以调控所述单元结构的相位响应分布。通过对亚波长单元偏置电压的施加来实现电磁状态的改变，调节超表面单元结构的独立相位，进而可任意改变入射场在超表面单元结构的反射相位，具有设计简单，易于加工，应用灵活等特点。

技术领域

本发明涉及微波段电磁领域，特别涉及一种基于相位可调超表面的微波段吸波器件及方法。

背景技术

吸波材料是指能够有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类材料，它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸收电磁波目的。高速趋势的新科技正引领着世界范围内的各行各类电气、电子设备向高频化、小型化方向趋势，高频电磁干扰技术必将越发突显，吸波材料必然有越来越广阔的应用空间。

本发明中的超材料(Metamaterials)是电磁学中人工电磁材料新兴的研究领域，通过对结构单元关键物理尺寸进行有序设计，使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。超表面，作为超材料的一种二维平面形式，是一种基于相位突变和极化控制思想设计、由人工微结构单元构成的遵守广义斯涅耳折射及反射定律的二维新型人工结构表面材料。超表面厚度一般都小于工作波长，具有尺寸薄、加工精确、易于共形等性能，可对波的激发和传输，因此二维超表面材料，在实际应用中特别是大尺寸目标物体的应用中有着巨大的优势。为了改善吸波器件的性能，近些年来，国际上尝试采用超材料来实现对信号的完美吸收。通过设计调节超表面内部微小亚波长的单元尺寸结构获得独特的电磁响应组合，使得这种结构能够根据实际情况，对目标探测频段的电磁波进行可调的控制，达到主动吸波。然而这种微波吸波器件在设计完成后吸波频段和性能将不能改变，灵活性和实用性较差，需要新的微波吸波器件解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种基于相位可调超表面的微波段吸波器件，包括至少一个单元结构；

单元结构包括：金属结构、介质基底、第一过孔、第二过孔、接地基板，所述第一过孔、第二过孔贯穿所述介质基底和接地基板，并且所述第一过孔、第二过孔的一端连接所述金属结构。

优选地，单元结构还包括变容二极管，跨接在所述金属结构的对称金属结构之间。

优选地，还包括：控制单元，所述控制单元通过对所述单元结构提供反向偏置电压并调节所述变容二极管，以调控所述单元结构的相位响应分布。

优选地，接地基板位于所述介质基底的背面，所述接地基板除第一、第二过孔外其余部分覆盖金属结构，所述金属结构反射正面入射的电磁波。

优选地，第一过孔另一端连接电压控制电路，所述第二过孔另一端连接所述接地基板。

优选地，多个所述单元结构周期排布，组成所述微波段吸波器件。

优选地，通过对不同单元结构提供不同的反向偏置电压，调节所述变容二极管的电容，每个单元结构从而呈现出不同的电磁状态，对入射电磁波实现不同的相位控制，以调控反射波的反射方向和幅度，以减小正向反射波的强度，实现吸波功能。

优选地，相位控制的范围为-180°到180°。