[发明专利]同时调控表面波和传播波的新型人工电磁表面及制作方法

摘要

本发明公开了一种同时调控表面波和传播波的新型人工电磁表面及其制备方法，包括按照一定顺序设置的介质基板、金属层和表面结构；所述表面结构由尺寸不同的方形贴片组成两个相邻的圆形区域；在一个圆形区域，方形贴片组成一表面波龙伯透镜，在另一个圆形区域，方形贴片组成一基于全息光学的人工表面。本发明利用表面龙波透镜控制表面波，利用全息表面调控辐射波，实现了表面波和辐射波的转换。同时，将两者结合在一起，实现了同时控制表面波和辐射波的目的。本发明可以作为表面波信息处理系统的终端，用来接收和辐射携带信息的电磁波，并可以通过缩放尺寸使其应用在不同频段。

主权项

一种同时调控表面波和传播波的新型人工电磁表面的制作方法，其特征在于，新型人工电磁表面包括按照一定顺序设置的介质基板、金属层和表面结构；所述表面结构由尺寸不同的方形贴片组成两个相邻的圆形区域；在一个圆形区域，方形贴片组成一表面波龙伯透镜，在另一个圆形区域，方形贴片组成一基于全息光学的人工表面；在表面波龙伯透镜区域，其表面折射率n_s分布如下：$n_s=\sqrt{2-{(r/R_L)}^2}$其中R_L为龙伯透镜半径，r为透镜中某点与透镜中心的距离；制作方法包括如下步骤：表面波与微波全息图的相互作用满足阻抗边界条件为：${\stackrel{\→}{E}}_S=Z_S\hat{z}\×{\stackrel{\→}{H}}_S=Z_S{\stackrel{\→}{J}}_S$其中为表面电流，Z_S为表面阻抗，和分别为横向电场和横向磁场；如果用一个位于原点的单极子天线来激发参考表面波，则表面电流可以写成如下的柱面波形式：其中，n为一个常数，代表由表面电流所“看”到的整个微波全息干涉图的等效表面折射率，假设所需要的目标辐射波为调控表面阻抗Z_S使之满足如下分布：这个调制的表面阻抗分布构成了微波全息干涉图，其中X为表面阻抗的平均值，n的取值与这个平均值有关，M为调制指数；根据阻抗边界条件，得到：其中第一项和第三项是表面波，第二项正比于需要的目标辐射波，由此，通过调制表面阻抗来记录微波全息干涉图，然后用参考波与干涉图相互作用，进而重建了需要的目标辐射波；得到表面折射率和表面阻抗的理论分布后，利用新型人工电磁表面来具体实现表面折射率和表面阻抗的分布。