[发明专利]广义布鲁斯特效应的超表面设计方法

权利要求书

1.一种广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，包括：

根据各向异性媒质分界面处布鲁斯特角的数学表达式，获得单元超表面需满足的基本条件；

再根据所述基本条件构建在磁场激励下能产生预定量磁响应的所述单元超表面结构；

将多个所述单元超表面结构依次组合在一起构成超表面层；

将多个超表面层按预定方向有间距的依次排布，形成满足垂直与平行极化电磁波布鲁斯特效应的栅状超表面；

所述栅状超表面的摆放方位为，垂直媒质分界面并且垂直电磁波入射面；

其特征在于，

所述各向异性媒质分界面处布鲁斯特角的数学表达式为：

式中θ_B-TE为TE极化电磁波的布鲁斯特角，θ_B-TM为TM极化电磁波的布鲁斯特角；

为各向异性媒质一的介电常数，为各向异性媒质一的磁导率，

为各向异性媒质二的介电常数，为各向异性媒质二的磁导率，

式中ε_iij，i＝x,y,z；j＝1,2表示在沿i轴方向的电场激励下，各向异性媒质j中产生的沿i轴方向的电极化响应强弱；μ_iij，i＝x,y,z；j＝1,2表示在沿i轴方向的磁场激励下，各向异性媒质j中产生的沿i轴方向的磁极化响应强弱；电磁波从各向异性媒质一入射至各向异性媒质二依据电磁波由自由空间入射到栅状超表面，则栅状超表面的布鲁斯特角的数学表达式简化为：

其中：

为栅状超表面的介电常数，为栅状超表面的磁导率；

ε_ii，i＝x,y,z表示在沿i轴方向的电场激励下，栅状超表面中产生的沿i轴方向的电极化响应强弱；μ_ii，i＝x,y,z表示在沿i轴方向的磁场激励下，媒质中产生的沿i轴方向的磁极化响应强弱；

使ε_xx,ε_yy,ε_zz≠1，满足平行极化电磁波的布鲁斯特效应；

使μ_xxμ_zz≠1，满足垂直极化电磁波的布鲁斯特效应；

构建所述单元超表面结构包括：

F4B介质基板及两个开口金属环，F4B介质基板的两侧表面分别居中设置开口金属环，一侧开口金属环的开口向下，另一侧开口金属环的开口向上。

2.根据权利要求1所述的广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，其特征在于，

所述F4B介质基板的介电常数为2.2，损耗角正切为0.001，所述单元超表面的长和宽均为20mm，厚度为0.8mm。

3.根据权利要求2所述的广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，其特征在于，

所述开口金属环内径为3mm，外径为9mm，开口宽度s＝3.5mm。

4.根据权利要求3所述的广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，其特征在于，改变相邻超表面层之间的间距及超表面层与水平面的夹角，使栅状超表面对电磁波的布鲁斯特角随之改变。

5.根据权利要求4所述的广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，其特征在于，所述栅状超表面对电磁波的布鲁斯特角范围包括20°～80°。

6.根据权利要求3所述的广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，其特征在于，

相邻超表面层之间的间距为8mm。

7.根据权利要求6所述的广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，其特征在于，

所述超表面层与水平面相垂直。

8.根据权利要求7所述的广义布鲁斯特效应的超表面设计方法，其特征在于，

所述栅状超表面在10.3GHz时，对于垂直与平行极化电磁波的布鲁斯特角均为45°。