基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器制造技术

基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器，涉及反射器领域。本发明专利技术是为了解决现有的的逆向反射器存在体积大、结构复杂的问题。相邻的两个U型金属带条的开口方向与多个反射型贴片单元的长度方向所成的夹角分别137°和43°，U型金属带条接收入射角度为60度、0度或‑60度的圆极化平面波，该圆极化波通过介质基板入射至金属地，还用于根据相邻的两个U型金属带条的开口方向与多个反射型贴片单元的长度方向所成的夹角来调节反射波的相位，使相邻的两个金属地生成的反射波的相位差为180度；每个金属地对圆极化波实现电磁波全反射，生成多个反射波；反射型贴片单元对多个反射波进行叠加，形成反射波反射回原入射方向。用于形成逆反射。

A double circular polarized three channel retroreflector based on hypersurface

【技术实现步骤摘要】
基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器
本专利技术涉及反射器。属于反射器领域。
技术介绍
逆向反射器是一种能将电磁波反射回入射方向的装置。无损和无源回复反射器在微波和光学频率上都有许多实际应用，如遥感、目标跟踪、雷达截面增强、动态光学标签、自由空间通信、传感器网络等。反射镜是最简单的后向反射结构，但它只能在波垂直照射时提供强烈的后向反射。角反射器和龙伯透镜被广泛用于回复反射器设计。对于角反射器，入射波会被一些适当连接的金属板反射两到三次，从而产生反反射现象。对于龙伯透镜，其结构多次散射，从而增强了反向反射波分量。显然，这些器件体积庞大，不适合小型化和集成化。超表面是由亚波长散射体组成的人工设计的超薄二维超材料，它能够操纵传播波的相位、振幅和偏振度。由于其特殊的波前调控能力，人们基于超表面提出了许多应用，如光束偏转、平面透镜、轨道角动量发生器、隐身、全息图等，这也使得亚表面成为超薄平面后向反射器的良好选择。本设计基于超表面，提出了一种超薄的三通道逆向反射器，解决了传统逆向反射器尺寸限制的难题，有着广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的的逆向反射器存在体积大、结构复杂的问题。现提供基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器。基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器，所述反射器包括多个反射型贴片单元1，每个反射型贴片单元1包括U型金属带条1-1、介质基板1-2和金属地1-3，U型金属带条1-1、介质基板1-2和金属地1-3从上至下依次层叠排布；多个反射型贴片单元1沿着直线排列，相邻的两个U型金属带条1-1的开口方向与多个反射型贴片单元1的长度方向所成的夹角分别137°和43°，U型金属带条1-1，用于接收入射角度为60度、0度或-60度的圆极化平面波，该圆极化波通过介质基板1-2入射至金属地1-3，还用于根据相邻的两个U型金属带条1-1的开口方向与多个反射型贴片单元1的长度方向所成的夹角来调节反射波的相位，使相邻的两个金属地生成的反射波的相位差为180度；每个金属地1-3，用于对圆极化波实现电磁波的全反射，生成多个反射波；多个反射型贴片单元1，用于对多个反射波进行叠加，叠加后形成的反射波反射回原入射方向，从而实现逆向反射。优选的，圆极化平面波包括右旋圆极化波或左旋圆极化波。优选的，每个反射波的反射角度为：式中，θr为每个反射型贴片单元上反射波与法线的夹角，kmx为第m个反射波的衍射模的波数，kmx＝kin+m×kg，kin为圆极化平面波的波数，p是周期的长度，k0为空间波数。优选的，反射波的波数M表示为：式中，是取整符号。优选的，根据相邻的两个U型金属带条1-1的开口方向与多个反射型贴片单元1的长度方向所成的夹角分别137°和43°：得到相邻的两个金属地生成的反射波的相位差D为180度，式中，θ为入射角度，θ取60度或-60度。优选的，介质基板1-2的厚度为3mm，介质基板1-2的介电常数为εr＝3。本专利技术的有益效果为：本申请的设计基于超表面(超表面的结构由多个反射型贴片单元组成)，提出了一种超薄的三通道(指入射角度为60度、0度或-60度)逆向反射器，解决了传统逆向反射器尺寸限制的难题，有着广泛的应用前景。所以，本申请结构简单，体积小。本申请的相邻两个反射型贴片单元之间的反射波相位相差180度，这样的设计不仅降低了设计难度而且完美地抑制了镜像反射，为实现三通道的逆向反射提供了一种简单的设计方法。本申请由多个反射型贴片单元构成的反射器能够以-60°，0°或60°的右旋圆极化波或左旋圆极化波下入射，并高效地反射回原来的入射方向。本专利技术具有超薄、双圆极化、三通道、高效率等优点。经过实验测得本申请的反射器对于两种双圆极化入射波在三个通道的逆向反射效率都能达到94％以上。附图说明图1为反射型贴片单元的几何结构图；图2为具体实施方式一所述的基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器的结构；图3为在右旋圆极化波照射下，反射型贴片单元的反射相位系数随U型金属带条旋转角度的变化曲线，附图标记3和4分别表示在右旋圆极化波照射下，反射型贴片单元的幅度和相位随U型金属带条旋转角度的变化曲线，附图标记3-1和3-2表示在右旋圆极化波照射下，U型金属带条在图2的两个开口方向下的幅度，附图标记4-1和4-2表示在右旋圆极化波照射下，U型金属带条在图2的两个开口方向下的相位；图4为在左旋圆极化波照射下，反射型贴片单元的反射相位系数随U型金属带条旋转角度的变化曲线，附图标记3和4分别表示在左旋圆极化波照射下，反射型贴片单元的幅度和相位随U型金属带条旋转角度的变化曲线，附图标记5-1和5-2表示在左旋圆极化波照射下，U型金属带条在图2的两个开口方向下的幅度，附图标记6-1和6-2表示在左旋圆极化波照射下，U型金属带条在图2的两个开口方向下的相位；图5(a)为右旋圆极化波以-60°的入射角入射下在xoz平面内三个通道的雷达散射截面积仿真图；图5(b)为右旋圆极化波以-60°的入射角入射下三个通道的入射波的近场电场分布，其中箭头指的是右旋圆极化波以-60°的入射角入射；图5(c)为右旋圆极化波以-60°的入射角入射下三个通道的反射波的近场电场分布，其中箭头指的是反射波以-60°的角度反射；图6(a)为右旋圆极化波以0°的入射角入射下在xoz平面内三个通道的雷达散射截面积仿真图；图6(b)为右旋圆极化波以0°的入射角入射下三个通道的入射波的近场电场分布，其中箭头指的是右旋圆极化波以0°的入射角入射；图6(c)为右旋圆极化波以0°的入射角入射下三个通道的反射波的近场电场分布，其中箭头指的是反射波以0°的角度反射；图7(a)为右旋圆极化波以60°的入射角入射下在xoz平面内三个通道的雷达散射截面积仿真图；图7(b)为右旋圆极化波以60°的入射角入射下三个通道的入射波的近场电场分布，其中箭头指的是右旋圆极化波以60°的入射角入射；图7(c)为右旋圆极化波以60°的入射角入射下三个通道的反射波的近场电场分布，其中箭头指的是反射波以60°的角度反射；图8(a)为左旋圆极化波以-60°的入射角入射下在xoz平面内三个通道的雷达散射截面积仿真图；图8(b)为左旋圆极化波以-60°的入射角入射下三个通道的入射波的近场电场分布，其中箭头指的是左旋圆极化波以-60°的入射角入射；图8(c)为左旋圆极化波以-60°的入射角入射下三个通道的反射波的近场电场分布，其中箭头指的是反射波以-60°的角度反射；图9(a)为左旋圆极化波以0°的入射角入射下在xoz平面内三个通道的雷达散射截面积仿真图；图9(b)为左旋圆极化波以0°的入射角入射下三个通道的入射波的近场电场分布，其中箭头指的是左旋圆极化波以0°的入射角入射；图9(c)为左旋圆极化波以0°的入射角入射下三个通道的反射波的近场电场分布，其中箭头指的是反射波以0°的角度反射；图10(a)为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器，其特征在于，所述反射器包括多个反射型贴片单元(1)，/n每个反射型贴片单元(1)包括U型金属带条(1-1)、介质基板(1-2)和金属地(1-3)，/nU型金属带条(1-1)、介质基板(1-2)和金属地(1-3)从上至下依次层叠排布；/n多个反射型贴片单元(1)沿着直线排列，相邻的两个U型金属带条(1-1)的开口方向与多个反射型贴片单元(1)的长度方向所成的夹角分别137°和43°，/nU型金属带条(1-1)，用于接收入射角度为60度、0度或-60度的圆极化平面波，该圆极化波通过介质基板(1-2)入射至金属地(1-3)，还用于根据相邻的两个U型金属带条(1-1)的开口方向与多个反射型贴片单元(1)的长度方向所成的夹角来调节反射波的相位，使相邻的两个金属地生成的反射波的相位差为180度；/n每个金属地(1-3)，用于对圆极化波实现电磁波的全反射，生成多个反射波；/n多个反射型贴片单元(1)，用于对多个反射波进行叠加，叠加后形成的反射波反射回原入射方向，从而实现逆向反射。/n

【技术特征摘要】
1.基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器，其特征在于，所述反射器包括多个反射型贴片单元(1)，
每个反射型贴片单元(1)包括U型金属带条(1-1)、介质基板(1-2)和金属地(1-3)，
U型金属带条(1-1)、介质基板(1-2)和金属地(1-3)从上至下依次层叠排布；
多个反射型贴片单元(1)沿着直线排列，相邻的两个U型金属带条(1-1)的开口方向与多个反射型贴片单元(1)的长度方向所成的夹角分别137°和43°，
U型金属带条(1-1)，用于接收入射角度为60度、0度或-60度的圆极化平面波，该圆极化波通过介质基板(1-2)入射至金属地(1-3)，还用于根据相邻的两个U型金属带条(1-1)的开口方向与多个反射型贴片单元(1)的长度方向所成的夹角来调节反射波的相位，使相邻的两个金属地生成的反射波的相位差为180度；
每个金属地(1-3)，用于对圆极化波实现电磁波的全反射，生成多个反射波；
多个反射型贴片单元(1)，用于对多个反射波进行叠加，叠加后形成的反射波反射回原入射方向，从而实现逆向反射。


2.根据权利要求1所述基于超表面的双圆极化三通道逆向反射器，其特征在于，圆极化平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁旭旻，管春生，张狂，吴群，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23