[发明专利]一种透射-反射梯度超表面单元的设计方法及应用

摘要

本发明公开了一种透射‑反射梯度超表面单元的设计方法及应用，该方法包括以下步骤：单元采用4层正交级联贴片结构来实现，单元周期p＝p＝11mm，w₁＝4mm，w₂＝3mm，介质板采用厚度为h＝1.5mm，介电常数为2.65的F4B介质板，金属层厚度为0.018mm，该单元采用垂直贴片调控透射波。设计出的透射‑反射偏折器的特性由近场特性来表征，采用x偏振激发时，波束发生了反射奇异偏折，这里入射场被减掉，只有响应场，采用y偏振激发时，波束发生了透射奇异折射，且效率很高。对于TRGMS来讲，同时实现了透射波束和反射波束的调控，这在之前报道的GMS是无法实现的，同时，扩展了GMS的研究范畴。

主权项

1.一种透射‑反射梯度超表面单元的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：单元采用4层正交级联贴片结构来实现，单元周期p_x＝p_y＝11mm，垂直贴片的宽度w₁＝4mm，水平贴片的宽度w₂＝3mm，介质板采用厚度为h＝1.5mm，介电常数为2.65的F4B介质板，金属层厚度为0.018mm，该单元采用垂直贴片调控透射波，采用y极化波E⊥入射时，对垂直贴片的长度b₁进行扫描，在工作频率f₀＝10.6GHz，单元透射率均大于0.86，同时相位从3mm的‑85°变化到8.7mm时的‑455°，覆盖范围超过了360°，水平级联贴片用于调控反射波，第三层第四层的贴片长度为11mm，用于保证在x偏振激励时，仅有反射模式，没有透射模式。这里对于反射波的调控采用了两种体系，分别为反射体系1和反射体系2。反射体系1表示仅通过改变最上层水平贴片长度b2来调节反射相位的体系。反射体系2表示表示通过同时改变最上层和第二层水平贴片长度b2、b3(b2＝b3)来调节反射相位的体系。对于反射体系1来讲，第二层水平级联贴片的长度b₃＝11mm，通过扫描最上层水平级联贴片的长度b₂来实现反射相位调控，反射相位从83°降低到‑182°，反射系数均大于0.92；对于反射体系2来说，同时扫描b₂和b₃参数，当b₂＝b₃＝8.5时，反射相位为‑183°，当b₂＝b₃＝9mm时，反射相位下降到‑280°，且反射幅度大于0.98。两种体系相结合保证了反射相位覆盖范围大于360°，分别在x偏振激发时实现了反射波的自由调控，在y偏振激发时，实现了透射波的自由调控。