【技术实现步骤摘要】
一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面及其设计方法
本专利技术属于双功能电磁功能器件领域，具体涉及一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面及其设计方法。
技术介绍
在过去近20年内，超材料因它出众的波前调控能力引起了社会的广泛关注，也因此得到了飞速的发展。然而，超材料难以实现的等效参数、复杂的三维结构及较高的材料损耗导致其难以被应用于实际生产。超表面，作为一种二维形式的超材料，由于其在一个方向上的厚度为亚波长尺寸，因此其对电磁波的调控机理已经不再受限于三维超材料的等效媒质理论。在2011年，一种基于梯度相位的超表面被提出并实现了反射电磁波的异常反射、折射，即实现了广义斯涅耳反射、折射定律。所述基于梯度相位的超表面由许多超表面单元组成，在超表面的一个或多个方向上，对超表面单元按照梯度变化的反射或透射相位响应进行排列，当电磁波入射到超表面时，其具有梯度变化规律的相位突变使得入射电磁波实现了异常反射、折射。在梯度相位超表面出现之后，其对电磁波的强大而又自由的调控能力引起了科学界的关注。在此之后，研究人员们基于梯度相位超表面的设计思路实现了空间波到表面波的完美转换、对电...
【技术保护点】
1.一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，包括各向异性反射式二比特编码超表面与馈源,馈源为线极化馈源，馈源的极化方向分别与两正交极化方向对齐放置，从而分别辐射两种正交极化的电磁波；各向异性反射式二比特编码超表面包括P×Q个尺寸参数各不相同的各向异性反射式二比特编码超表面单元，按照既定功能所对应的编码序列对尺寸参数各不相同的各向异性反射式二比特编码超表面单元进行排列，根据既定功能选取馈源种类并确定超表面与馈源的距离，从而超表面在两种正交极化的电磁波激励下，分别对反射电磁波的波前进行调控，以实现既定的功能。
【技术特征摘要】
1.一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，包括各向异性反射式二比特编码超表面与馈源,馈源为线极化馈源，馈源的极化方向分别与两正交极化方向对齐放置，从而分别辐射两种正交极化的电磁波；各向异性反射式二比特编码超表面包括P×Q个尺寸参数各不相同的各向异性反射式二比特编码超表面单元，按照既定功能所对应的编码序列对尺寸参数各不相同的各向异性反射式二比特编码超表面单元进行排列，根据既定功能选取馈源种类并确定超表面与馈源的距离，从而超表面在两种正交极化的电磁波激励下，分别对反射电磁波的波前进行调控，以实现既定的功能。2.根据权利要求1所述的一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，各向异性反射式二比特编码超表面单元包括金属贴片、介质基板和金属背板三层结构，上层金属贴片为两个双向箭头结构，两双向箭头中心重叠，分别沿两正交极化方向放置；中间层介质基板为常用微波高频介质基板；下层金属背板为全金属，覆盖整个单元背面；通过分别改变上层两正交双向箭头臂长，分别在两正交极化方向改变单元的反射相位响应。3.根据权利要求2所述的一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，金属贴片和金属背板的材料均为铜，厚度均为0.018mm或者0.035mm。4.根据权利要求1所述的一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，沿一个固定的极化方向，只使用四种具有不同反射相位响应的各向异性反射式超表面单元，即只使用4种具有不同尺寸参数的各向异性反射式超表面单元，则在两个极化状态下，总共有16种不同尺寸参数的各向异性反射式超表面单元。5.根据权利要求1所述的一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，馈源为线极化馈源，馈源的极化状态改变依靠对馈源的机械旋转，当馈源位于一个极化方向时，将馈源旋转90°，即得到与之正交的极化特性。6.根据权利要求1所述的一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，馈源距离各向异性反射式二比特编码超表面的距离为f，即超表面的焦距为f，焦距根据超表面的既定功能设置，当超表面的功能属于对反射电磁波的近场波前调控范畴，焦距f依据几何光学相位补偿原理确定；当超表面的功能属于对反射电磁波的远场调控范畴，需要入射波为平面波，因而焦距的概念弱化，但需要满足天线远场条件其中D为超表面口径大小，λ为超表面的工作波长。7.根据权利要求1所述的一种各向异性反射式二比特双功能编码超表面，其特征在于，馈源根据超表面的既定功能进行选取，当超表面的功能属于对反射电磁波的近场波前调控范畴，因为馈源与超表面距离较近，为防止影响超表面对电磁波近场的调控效果，选取波导天线、贴片天线或单极子天线电尺寸较小的天线作为馈源...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋卫祥，田翰闱，李欣，张信歌，杨振宇，崔铁军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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