[发明专利]基于电场触发的可操控吸波与极化转换功能的超表面

说明书

一种基于电场触发的可操控吸波与极化转换功能的超表面，包括m×n个周期性排布的超表面单元，超表面单元包括介质基板、印制在介质基板一个侧面的金属贴片单元和另一个侧面的金属地板，金属贴片单元由两个开口方向相差180°且呈镜像对称的U型金属贴片，以及串联该两个U型金属贴片的金属微带线组成，当入射电磁波的电场方向从y轴即U型金属贴片的开口方向逐渐向x轴方向旋转时，触发吸波率逐渐减小，同时触发实现电磁波线极化‑圆极化‑线极化特性，且当入射电磁波的电场方向位于x轴和y轴的角分线上时，极化转换率最好。本发明通过改变电磁波电场方向可以分别触发实现吸波与极化转换功能，可用于微波通信系统中。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种基于电场触发的可操控吸波与极化转换功能的超表面，可用于无线通信和雷达领域。

背景技术

超表面作为一种新型人工电磁材料，能够有效的根据需求来操控电磁波。为了满足无线通信系统的要求，通过超表面实现吸波、极化转换等功能已经成为研究热点。例如：授权公告号为CN 104638382 B，名称为“一种双频超材料吸波体”的专利，公开了一种双频超材料吸波体，利用其顶层的金属方环和金属方环内的金属圆环两种结构产生两个不同的电磁谐振吸波频点，但是该结构仅能实现吸波功能，不能实现极化转换功能。例如，授权公告号为CN 104577352 B，名称为“一种微波频段有源频率选择表面可调极化转换器”的专利，公开了一种微波频段有源频率选择表面可调极化转换器，通过控制频率选择表面上PIN二极管的通断状态，实现圆极化或线极化电磁波的输出，但其只能实现极化转换功能，无法实现吸波功能。

随着无线通信系统的发展，对系统功能集成化的要求越来越高，但现有的吸波体和极化转换器通常仅能实现各自功能，并没有实现结构共用，因此能够实现两种功能的超表面对雷达探测等无线通信系统的集成化具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于电场触发的可操控吸波与极化转换功能的超表面，旨在利用同一种超表面结构仅通过改变入射波的电场方向分别触发实现吸波和极化转换两种功能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于电场触发的可操控吸波与极化转换功能的超表面，包括m×n个周期性排布的超表面单元，m≥2,n≥2，上述超表面单元包括介质基板1、印制在该介质基板1一侧的金属地板2和另一侧的金属贴片单元3，上述金属贴片单元3，由两个开口方向相差180°且呈镜像对称的U型金属贴片31，以及串联该两个U型金属贴片31的金属微带线32组成，当入射电磁波的电场方向从y轴即U型金属贴片31的开口方向的正方向逐渐向x轴负方向或从y轴负方向逐渐向x轴正方向旋转时，触发吸波率逐渐减小，同时触发实现电磁波线极化-左旋圆极化-线极化特性，且当入射电磁波的电场方向位于正x轴和负y轴的角分线上时，极化转换率最好；当入射电磁波的电场方向从y轴正方向逐渐向x轴正方向或从y轴负方向逐渐向x轴负方向旋转时，触发吸波率逐渐减小，同时触发实现电磁波线极化-右旋圆极化-线极化特性，且当入射电磁波的电场方向位于正x轴和正y轴的角分线上时，极化转换率最好。

上述基于电场触发的可操控吸波与极化转换功能的超表面，其中U型金属贴片31，采用方U型贴片结构，金属微带线32，采用矩形微带结构，金属贴片单元3中的两个U型金属贴片31的开口方向相背，且该两个U型金属贴片31与金属微带线32的连接点位于U型金属贴片31底边的中点。