[发明专利]一种基于超材料的宽带极化器

说明书

本发明公开了一种基于超材料的宽带极化器，所述第一层介质板、所述第二层介质板、所述第三层介质板、所述第四层介质板和所述铜接地板依次排布，所述第一开口谐振圆环设置在所述第一层介质板和所述第二层介质板之间，所述第二开口谐振圆环设置在所述第二层介质板和所述第三层介质板之间，所述第三开口谐振圆环设置在第三层介质板和所述第四层介质板之间，所述第一开口谐振圆环、所述第二开口谐振圆环和所述第三开口谐振圆环呈同心圆样式布置，所述基于超材料的宽带极化器实现了整体高度为12.8mm的多层谐振环叠加结构，同时在2.7至4.6GHz频段内实现了99％以上的极化转换特性。

技术领域

本发明涉及极化器技术领域，尤其涉及一种基于超材料的宽带极化器。

背景技术

超材料通常是指一种人工周期结构，它具有天然材料所不具备的物理特性。近年来，超材料以其奇异的电磁特性引起了学者们的广泛关注。同时，超材料在电磁波极化状态控制方面也有重要的应用前景。极化转换器是具有控制电磁波极化方向功能的器件，而且在电磁波传播的应用中是一种非常重要的器件，尤其在纳米光子器件和先进传感器等领域中具有重要的应用价值。除此之外，在微波波段，极化转换器在圆极化天线以及雷达天线罩的设计方面也起着至关重要的作用。电磁波的极化是指在空间任意给定点上电磁波的电场大小和方向随时间变化的方式。传统的实现电磁波极化调控的方法往往是基于双折射效应，并采用双色性固态晶体和扭曲向列液晶来实现。但是这类传统的极化转换器件都存在一定的缺点，这些传统的极化调控器件设计过程较为复杂，整个结构厚度大，且对材料和加工工艺的要求很高。基于电磁超表面的极化转换器则能有效避免上述极化转换设备的缺点，并且能实现宽带和多极化转换的要求，对于构建多功能极化转换器件具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有频带宽、高极化转换效率的基于超材料的宽带极化器。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于超材料的宽带极化器，包括第一层介质板、第二层介质板、第三层介质板、第四层介质板、铜接地板、第一开口谐振圆环、第二开口谐振圆环和第三开口谐振圆环，所述第一层介质板、所述第二层介质板、所述第三层介质板、所述第四层介质板和所述铜接地板依次排布，所述第一开口谐振圆环设置在所述第一层介质板和所述第二层介质板之间，所述第二开口谐振圆环设置在所述第二层介质板和所述第三层介质板之间，所述第三开口谐振圆环设置在第三层介质板和所述第四层介质板之间，所述第一开口谐振圆环、所述第二开口谐振圆环和所述第三开口谐振圆环呈同心圆样式布置。

其中，所述第一开口谐振圆环开具有两个第一缺口，两个所述第一缺口分别位于所述第一开口谐振圆环上顺时针的45°和225°位置，所述第二开口谐振圆环开具有两个第二缺口，两个所述第二缺口分别位于所述第二开口谐振圆环顺时针的135°和315°位置，所述第三开口谐振圆环开具有两个第三缺口，两个所述第二缺口分别位于所述第三开口谐振圆环顺时针的45°和225°位置。

其中，所述第一层介质板、所述第二层介质板、所述第三层介质板和所述第四层介质板的长宽尺寸均为22mm，所述第一层介质板的高度为5mm，所述第二层介质板和所述第四层介质板的高度均为2.4mm，所述第三层介质板的高度为3mm。

其中，所述第一开口谐振圆环外半径为4.8mm，内半径为4mm，所述第一开口的宽度为1.2mm。

其中，所述第二开口谐振圆环外半径为6.8mm，内半径为6mm，所述第二开口的宽度为1.2mm。

其中，所述第三开口谐振圆环外半径为8.8mm，内半径为8mm，所述第三开口的宽度为2mm。

其中，所述铜接地板的长宽尺寸与所述第四层介质板的相同。

其中，所述基于超材料的宽带极化器还包括十字交叉结构，所述十字交叉结构设置在所述第一开口谐振圆环内中心位置，所述十字交叉结构的长度为7mm，宽度为1.2mm。