[发明专利]一种具有可编程的极化转换透射式基本单元及超表面

权利要求书

1.一种具有可编程的极化转换透射式超表面单元，其特征在于：基本单元包括自上而下一次设置的顶层金属结构层（1）、上层介质层（3）、上层金属地（4）、中间介质层（5）、下层金属地（6）、下层介质层（7）和底层金属结构层（9）；顶层金属结构（1）包括贴附于上层介质层（3）上表面的第一圆形贴片（11）、第一金属导线（12）和第二金属导线（13），第一金属导线（12）与第二金属导线（13）均与第一圆形贴片（11）边框相接，第一金属导线（12）与第二金属导线（13）之间嵌入了顶层单刀双掷开关（2）；底层金属结构（9）包括贴附于下层介质层（7）下表面的第二圆形贴片（91）、第三金属导线（92）和第四金属导线（93），第三金属导线（92）与第四金属导线（93）均与第二圆形贴片（91）边框相接，第三金属导线（92）与第四金属导线（93）之间嵌入了底层单刀双掷开关（8）。

2.根据权利要求1所述的基本单元，其特征在于：所述基本单元的周期边长a为39-41mm，所述第一圆形贴片（11）和第二圆形贴片（91）的直径R为26.3-26.5mm；所述上层介质层（3）和下层介质层（7）的厚度h均为0.9-1.1mm，中间介质层（5）的厚度h1为0.4-0.6mm，上层介质层（3）、中间介质层（5）和下层介质层（7）的介电常数均为4.1-4.5，损耗角正切均为0.0005-0.0065，且均采用相同介质。

3.根据权利要求1所述的基本单元，其特征在于：所述基本单元的周期边长a为40mm；所述第一圆形贴片（11）和第二圆形贴片的直径R为26.4mm；所述上层介质层（3）和下层介质层（7）的厚度h均为1mm，中间介质层（5）的厚度h1为0.5mm。

4.一种根据权利求1-4任一所述的基本单元组成的超表面，其特征在于：所述超表面包括N×N个基本单元，N为非零正整数，N×N个基本单元采用方形矩阵排列。

5.根据权利要求5所述的超表面，其特征在于：所述超表面的基本单元共有4种基本单元状态；通过可编程门阵列FPGA控制基本单元中的顶层单刀双掷开关（2）和底层单刀双掷开关（8）的工作状态，每一个基本单元在正入射线极化电磁波的照射下独立地产生4种数字态响应，4种数字态响应对应4种极化转换状态，4种极化转换状态对应4种基本单元的顶层单刀双掷开关（2）和底层单刀双掷开关（8）的工作状态；通过基本单元不同的开关状态，实现不同极化入射波的同极化传输或交叉极化传输。

6.根据权利要求5所述的一种具有可编程的极化转换透射式基本单元组成的超表面，其特征在于：4个数字态编码“00”、“01”、“10”和“11”，其分别表示正入射电磁波照射下的极化转换状态。

7.根据权利要求5所述的一种具有可编程的极化转换透射式基本单元组成的超表面，其特征在于：4个数字态编码“00”、“01”、“10”和“11”对应4种数字态响应，其中“0”表示x极化，“1”表示y极化，所述4种数字态响应分别对应4种极化转换状态为x极化入射x极化出射、x极化入射y极化出射、y极化入射x极化出射和y极化入射y极化出射。

8.根据权利要求5所述的一种具有可编程的极化转换透射式基本单元组成的超表面，其特征在于：4种基本单元的工作状态中，“00”对应顶层单刀双掷开关（2）与第二金属导线（13）导通，且底层单刀双掷开关（8）与第四金属导线（93）导通；“01”对应顶层单刀双掷开关（2）与第二金属导线（13）导通，且底层单刀双掷开关（8）与第三金属导线（92）导通；“10”对应顶层单刀双掷开关（2）与第一金属导线（12）导通，且底层单刀双掷开关（8）与第四金属导线（93）导通；“11”对应顶层单刀双掷开关（2）与第一金属导线（12）导通，且底层单刀双掷开关（8）与第三金属导线（92）导通。