[发明专利]具有非互易透射相位的新型电磁超表面

说明书

本发明提供一种具有非互易透射相位的新型电磁超表面，其是由集成了有源器件(如射频放大器，射频增益模块等)的单元排列而成，单元通过将有源器件集成于一对威尔金斯功分器中使单元具备了非互易的透射相位特性。通过设计每个单元的透射相位即可使超表面具有非互易的透射相位，并可任意设计不同的非互易功能，如非互易的能量传输、非互易的波束方向调控，非互易的波束聚焦等。本发明具有易于设计、低剖面、低成本、高集成度、功能可定制等优点，在高性能天线、电磁收发系统等领域有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于新型人工电磁材料领域，具体涉及一种基于基本单元构成的新型电磁超表面。

背景技术

新型人工电磁材料，又称电磁超材料，由于其控制电磁波传播的能力，在过去十几年中吸引了来自各界的广泛关注。电磁超表面是一种新型平面人工电磁材料，其是由亚波长的单元按照一定规律排列而组成的周期或准周期的二维表面结构。因其具有体积小、剖面低、成本低以及易共形等优势，并且展现出极强的调控电磁波的能力，近年来成为相关领域研究的热点。超表面的早期研究主要集中在无源超表面，其虽然具有许多独特的电磁特性，但同时存在较多局限，包括带宽较窄、线性响应以及互易性等等。

相比于传统的无源超表面，加载了有源器件的有源超表面具有频带宽、损耗低以及可调控范围大等优势，并且具有传统无源方法无法实现的独特电磁功能和特性。

本发明中涉及的电磁超表面即为新型的有源超表面。其是由集成了有源器件(如射频放大器，射频增益模块等)的单元排列而成，单元通过将有源器件集成于一对威尔金斯功分器中使单元具备了非互易的透射相位特性。通过设计每个单元的透射相位即可使超表面具有非互易的透射相位，并可任意设计不同的非互易功能，如非互易的波束方向调控，非互易的波束聚焦等。本发明具有易于设计、低剖面、低成本、高集成度、功能可定制等优点，在高性能天线、电磁收发系统等领域有重要的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有非互易透射相位的新型电磁超表面。该超表面是由集成了有源器件(如射频放大器，射频增益模块等)的单元排列而成，单元通过将有源器件集成于一对威尔金斯功分器中使单元自身具备了非互易的透射相位特性。通过设计每个单元的透射相位即可使超表面具有非互易的透射相位，并可任意设计不同的非互易功能，如非互易的波束方向调控，非互易的波束聚焦等。本发明具有易于设计、低剖面、低成本、高集成度、功能可定制等优点，在高性能天线、电磁收发系统等领域有重要的应用前景。相比于传统的无源超表面，加载了有源器件的有源超表面具有频带宽、损耗低以及可调控范围大等优势，并且具有传统无源方法无法实现的独特电磁功能和特性。

本发明的具有非互易透射相位的新型电磁超表面，将有源器件与一对威尔金斯功分器集成一个单元中，并将具有不同透射相位的单元按照设计好的排布规律，构成具有特定功能的电磁超表面。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1.本发明通过集成有源器件使得该新型电磁超表面获得了损耗低、剖面低以及可调控范围大等优势，并且具有非互易透射相位这一传统无源方法无法实现的独特电磁特性。

2.本发明可以通过设计每个单元的透射相位以及单元的排列组合规律实现电磁超表面对电磁波的不同调控功能，包括如非互易的能量传输、非互易的波束方向调控，非互易的波束聚焦等。

3.本发明具有易于设计、易于定制功能的特点。在本发明中使用的电磁超表面每个单元的透射相位均可独立设计，结合不同的单元排列方式即可实现不同的设计功能。

4.本发明加工方便，易于实现。在本发明中采用的电磁超表面有成熟的低成本加工技术。

附图说明