[发明专利]一种小型化低电压超材料慢波结构及其构建方法

说明书

本发明公开了一种小型化低电压超材料慢波结构及其构建方法，通过空心波导与由梳齿状互补电谐振单元构成的一维周期序列，一维周期序列排布在空心波导内部中央，从而形成超材料慢波结构；并通过增加梳齿状互补电谐振单元中梳齿数量提高谐振单元的谐振长度，从而降低在相同空波导尺寸下谐振频率，以及超材料辐射源工作电压，得到一种小型化低电压超材料慢波结构；本发明进一步解决了当前超材料微波源的慢波结构尺寸难以进一步降低和工作电压高的技术问题。

技术领域

本发明涉及超材料领域，具体涉及一种小型化低电压超材料慢波结构及其构建方法。

背景技术

随着人工智能的迅速发展，一种新型的作战方式即无人机蜂群作战日益受到关注。拦截无人机主要有三种常用手段：其一利用导弹、高炮等进行拦截；其二利用电子对抗进行探测干扰；其三是利用激光、高功率微波进行毁伤。这其中高功率微波武器具备作战速度快、攻击范围广等特点，受到了越来越多的关注和重视。超材料高功率微波源可作为高功率微波武器的源，随着它向小型化和集成化发展，有利于降低高功率微波武器整体的重量和体积，从而更能灵活应对未来日益复杂的战争形势等。

近年来，随着技术的发展，超材料的亚波长特性使之具有小型化特点；超材料的高耦合阻抗特性使之具有高功率的优势。目前超材料辐射源(微波源、毫米波源等)的主要问题在于：

1)其核心部件超材料慢波结构虽然有小型化特征，但其横向尺寸目前多在λ/7附近，其中，λ为工作频点对应的自由空间波长，缺乏有效的方法进一步减小该尺寸；

2)工作电压较高，一般为百千伏量级及以上，导致电子源的庞大。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，以解决现有超材料微波源的慢波结构尺寸难以进一步降低，且工作电压高的技术问题，本发明提供了一种小型化低电压超材料慢波结构及其构建方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一方面，一种小型化低电压超材料慢波结构，包括：空心波导与由梳齿状互补电谐振单元构成的一维周期序列；所述一维周期序列排布在所述空心波导内部中央。

优选地，一维周期序列包括不少于一个的梳齿状互补电谐振单元。

优选地，梳齿状互补电谐振单元具体为：

包含两个对称排布的E字形最小梳齿状互补电谐振单元。

优选地，E字形最小梳齿状互补电谐振单元中不少于一个梳齿。

优选地，一维周期序列由梳齿状互补电谐振单元，通过单元间无间隙且不重叠的方式沿坐标系中任一方向排布形成。

优选地，梳齿状互补电谐振单元采用金属材质。

另一方面，一种小型化低电压超材料慢波结构的构建方法，具体包括以下步骤：

S1、在相同空波导尺寸下，获取对称型梳齿状互补电谐振单元的谐振频率，谐振频率计算式表示为：

其中，f_res为对称型梳齿状互补电谐振单元的谐振频率；l_res为对称型梳齿状互补电谐振单元的谐振长度；c为真空中的光速；

S2、根据对称型梳齿状互补电谐振单元的谐振频率计算梳齿的数量；

S3、利用机械加工结合梳齿的数量，得到小型化低电压超材料慢波结构。

本发明具有以下有益效果：