一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器制造技术

本申请涉及一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器，多模谐振超表面单元包括：介质层以及设在所述介质层上的贴片层；所述介质层与所述贴片层均为正方形结构且中心重合，所述贴片层的边与所述介质层的边一一对应；所述贴片层的边与所述介质层的对应边平行，且所述贴片层的边短于所述介质层的边，以使所述贴片层的边缘形成方环形的空气带隙；所述贴片层上设有第一矩形槽，所述第一矩形槽的两条中心线分别与所述介质层的两条对角线重合；所述贴片层用于激发兼并模，所述第一矩形槽用于激发谐振模。本申请能够克服现有双频线极化转换器转换谐振模式过少的问题，同时产生兼并模式以及谐振模式。兼并模式以及谐振模式。兼并模式以及谐振模式。

【技术实现步骤摘要】
一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器


[0001]本申请涉及微波通信
，特别是涉及一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器。

技术介绍

[0002]极化状态是电磁波的重要特性之一，实现极化状态的调控对电磁信号的传播具有重要意义。传统的基于二向色晶体和光栅的极化转换器需要较长的传输距离并且尺寸较大。超表面由一些规则或不规则排列的电磁单元组成，具有成本低、结构简单、设计原理灵活等优点，近年来被广泛用来设计线极化转换器。
[0003]现有技术中，以双模谐振单元构建双频线极化转换器。例如文献(Tunable mid
‑
infrared dual
‑
band and broadband cross
‑
polarization converters based on U
‑
shaped graphene metamaterials,Opt.Express,vol.27,no.23,pp.33826
‑
33839,Nov.2019)利用周期性排列的U形纳米结构设计线极化转换器，在0
‑
55
°
的入射角范围内具有较高的极化转换效率。
[0004]然而，上述线极化转换器的每个转换频带内仅包含一个谐振模式，线极化转换器带宽相对较窄。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器，能够克服现有双频线极化转换器转换谐振模式过少的问题，同时产生兼并模式以及谐振模式。
[0006]一种多模谐振超表面单元，包括：介质层以及设在所述介质层上的贴片层；
[0007]所述介质层与所述贴片层均为正方形结构且中心重合，所述贴片层的边与所述介质层的边一一对应；所述贴片层的边与所述介质层的对应边平行，且所述贴片层的边短于所述介质层的边，以使所述贴片层的边缘形成方环形的空气带隙；
[0008]所述贴片层上设有第一矩形槽，所述第一矩形槽的两条中心线分别与所述介质层的两条对角线重合；
[0009]所述贴片层用于激发兼并模，所述第一矩形槽用于激发谐振模。
[0010]在一个实施例中，所述贴片层上还设有第二矩形槽；
[0011]所述第二矩形槽与所述第一矩形槽垂直且中心重合，所述第二矩形槽与所述第一矩形槽的槽宽相等。
[0012]在一个实施例中，所述第一矩形槽的槽长大于所述第二矩形槽的槽长，以激发两个谐振模并使所述兼并模分离。
[0013]在一个实施例中，所述兼并模产生第一转换频带，所述谐振模产生第二转换频带；
[0014]随所述第一矩形槽的槽长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转换频带的频率下移且带宽增大；
[0015]随所述第二矩形槽的槽长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转换频带的频率下移且带宽减小；
[0016]随所述贴片层的边长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转换频带的频率上移且带宽减小；
[0017]随所述空气带隙的宽度的增加，所述第一转换频带向高频移动，所述第二转换频带保持不变。
[0018]在一个实施例中，所述介质层包括从上至下依次相叠的第一介质层、第二介质层以及第三介质层；
[0019]所述第一介质层、所述第二介质层与所述第三介质层的四个对应边分别重合；
[0020]所述贴片层设在所述第一介质层的顶部。
[0021]在一个实施例中，所述贴片层为金属层，所述第一介质层为损耗介质层，所述第二介质层为蜂窝结构的空气层，所述第三介质层为金属层。
[0022]一种可控双频线极化转换器，包括：若干多模谐振超表面单元；
[0023]若干所述多模谐振超表面单元呈矩形阵列分布，且第一矩形槽的方向一致。
[0024]在一个实施例中，位于矩形阵列长度方向或宽度方向上的多模谐振超表面单元的数量相等且均大于九。
[0025]在一个实施例中，若干所述多模谐振超表面单元共用一个第一介质层。
[0026]上述多模谐振超表面单元，采用第一矩形槽加载方形贴片层的超表面谐振器单元，方形的贴片层激发兼并模，第一矩形槽激发谐振模，也就是同时产生兼并模式以及谐振模式，从而产生多个谐振模式，能够克服现有双频线极化转换器转换谐振模式过少的问题；同时，克服现有双频多模线极化转换器需使用多种类型的谐振单元复合带来结构复杂的问题，仅使用一种类型的多模谐振超表面单元实现了多频点的双频线极化转换器。
附图说明
[0027]图1为一个实施例中多模谐振超表面单元的俯视图；
[0028]图2为一个实施例中多模谐振超表面单元的侧视图；
[0029]图3为一个实施例中不同的十字槽槽长差d对反射系数的影响；
[0030]图4为一个实施例中长槽长度l1对反射系数的影响；
[0031]图5为一个实施例中短槽长度l2对反射系数的影响；
[0032]图6为一个实施例中贴片层的边长a对反射系数的影响；
[0033]图7为一个实施例中空气带隙g对反射系数的影响；
[0034]图8为一个实施例中可控双频线极化转换器的俯视图；
[0035]图9为一个实施例中可控双频线极化转换器的同/交叉极化反射系数ryy/ryx随频率变化曲线图。
[0036]附图编号：
[0037]介质层1，第一介质层11，第二介质层12，第三介质层13，贴片层2，第一矩形槽21，第二矩形槽22，空气带隙23。
具体实施方式
[0038]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0039]需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0040]另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多组”的含义是至少两组，例如两组，三组等，除非另有明确具体的限定。
[0041]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模谐振超表面单元，其特征在于，包括：介质层以及设在所述介质层上的贴片层；所述介质层与所述贴片层均为正方形结构且中心重合，所述贴片层的边与所述介质层的边一一对应；所述贴片层的边与所述介质层的对应边平行，且所述贴片层的边短于所述介质层的边，以使所述贴片层的边缘形成方环形的空气带隙；所述贴片层上设有第一矩形槽，所述第一矩形槽的两条中心线分别与所述介质层的两条对角线重合；所述贴片层用于激发兼并模，所述第一矩形槽用于激发谐振模。2.根据权利要求1所述的多模谐振超表面单元，其特征在于，所述贴片层上还设有第二矩形槽；所述第二矩形槽与所述第一矩形槽垂直且中心重合，所述第二矩形槽与所述第一矩形槽的槽宽相等。3.根据权利要求2所述的多模谐振超表面单元，其特征在于，所述第一矩形槽的槽长大于所述第二矩形槽的槽长，以激发两个谐振模并使所述兼并模分离。4.根据权利要求3所述的多模谐振超表面单元，其特征在于，所述兼并模产生第一转换频带，所述谐振模产生第二转换频带；随所述第一矩形槽的槽长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转换频带的频率下移且带宽增大；随所述第二矩形槽的槽长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱雷雷，吴钺洋，邓联文，黄生祥，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：