[发明专利]一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面

权利要求书

1.一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面，其特征在于：

包括亚波长吸波单元阵列和位于亚波长吸波单元阵列中心的非线性感应控制模块，所述亚波长吸波单元阵列由多个加载PIN二极管的亚波长吸波单元呈周期排列而成；

所述非线性吸波超表面的吸波效率随入射波在表面上功率密度的变化而变化，功率密度越大，吸波效率越高；

所述非线性吸波超表面具有极薄的厚度和较宽的工作频带，在入射波的任意极化状态和大角度入射条件下均表现出非线性吸波超表面随入射波强度变化的吸波特性。

2.根据权利要求1所述的一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面，其特征在于：

所述亚波长吸波单元为印刷电路板结构，包括自上而下依次叠加放置的第一金属层、介质层、第二金属层、空气层和第三金属层。

3.根据权利要求2所述的一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面，其特征在于：

所述亚波长吸波单元的第一金属层包括位于亚波长吸波单元中间的正方形贴片、位于亚波长吸波单元边沿的方形环贴片导线以及所述正方形贴片与方形环贴片导线之间的矩形贴片和PIN二极管；

所述第二金属层包含一个十字贴片导线；

所述第三金属层为全金属覆盖；

所述介质层的中心处有一个竖直金属通孔，用于将所述第一层金属的正方形贴片与第二金属层的十字贴片导线连接在一起。

4.根据权利要求3所述的一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面，其特征在于：

所述PIN二极管与矩形贴片在x方向和y方向各有两对；

每一个PIN二极管的阳极位于所述第一层金属的正方形贴片上；

所述亚波长吸波单元以x轴和y轴对称，对x极化电磁波和y极化电磁波的吸波效率均受到PIN二极管的等效电阻调控。

5.根据权利要求3所述的一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面，其特征在于：

所述亚波长吸波单元阵列中所有第一金属层的方形环贴片导线连成了网格状导线；

所述亚波长吸波单元阵列中所有第二金属层的十字贴片导线连成了网格状导线；

所述亚波长吸波单元阵列中所有第一金属层的正方形贴片与第二金属层的网格状导线被所有竖直金属通孔连接在一起；

所述亚波长吸波单元阵列中所有PIN二极管呈并联连接，形成PIN二极管阵列，其两端电压等于第一金属层网格状导线和第二金属层网格状导线之间的电压。

6.根据权利要求5所述的一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面，其特征在于：

在所述第一金属层网格状导线和第二金属层网格状导线之间施加直流电压，使所有PIN二极管处于正向偏置状态；

正向直流电压在PIN二极管上产生直流电流，且电压越大，电流越大，PIN二极管的等效电阻越小；

亚波长吸波单元阵列的输入阻抗随PIN二极管等效电阻变化，若PIN二极管两端正向直流电压增大，亚波长吸波单元阵列的输入阻抗将接近自由空间的特征阻抗，最终使亚波长吸波单元阵列对空间入射波的吸波效率增大。

7.根据权利要求1所述的一种针对空间电磁波的非线性吸波超表面，其特征在于：

所述非线性感应控制模块为印刷电路板结构，包括自上而下依次叠加放置的第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层。