超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构制造技术

本申请公开了一种超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构。其中，所述超材料单元包括：表面层；所述表面层包括：第一开关、第二开关、连接所述第一开关一端和所述第二开关一端的第一连接线以及连接所述第一开关另一端和所述第二开关另一端的第二连接线；通过所述第一连接线和所述第二连接线施加电压以控制所述第一开关、第二开关的通断状态，从而改变所述超材料单元的电磁性能。超材料单元的电磁性能。超材料单元的电磁性能。

【技术实现步骤摘要】
超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构


[0001]本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构。

技术介绍

[0002]超材料(英文可表达为Metamaterial)是一类具有特殊性质的人造材料，这些材料具有一些特别的性质，比如让光、电磁波改变它们的通常性质。超材料中的可重构电磁超材料(即超表面)是一种人为设计的二维超表面，由一定规律的亚波长结构单元组成，通过调整电磁超材料的结构和结构单元排布方式，可以灵活的控制经电磁超材料表面反射的电磁波的幅度、相位、传播模式、极化方式等性能。
[0003]然而，相关技术中的超材料的结构存在后期故障检测困难的问题。

技术实现思路

[0004]为解决相关技术问题，本申请实施例提供一种超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构。
[0005]本申请实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种超材料单元，包括：
[0007]表面层；所述表面层包括：第一开关、第二开关、连接所述第一开关一端和所述第二开关一端的第一连接线以及连接所述第一开关另一端和所述第二开关另一端的第二连接线；通过所述第一连接线和所述第二连接线施加电压以控制所述第一开关、第二开关的通断状态，从而改变所述超材料单元的电磁性能。
[0008]上述方案中，所述表面层还包括：阻抗调节结构；所述阻抗调节结构用于调整所述表面层的阻抗；所述阻抗调节结构设置在所述第一开关、第二开关的外部。
[0009]上述方案中，所述超材料单元还包括：介质板层和接地层；其中，所述介质板层设置在所述接地层上，所述表面层设置在所述介质板层上。
[0010]上述方案中，所述第一开关和所述第二开关均包括以下之一：
[0011]变容二极管；
[0012]PIN二极管；
[0013]微机电系统(MEMS，Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System)开关。
[0014]第二方面，本申请实施例提供了一种超材料单元阵列，包括多个上述任一方案所述的超材料单元；多个超材料单元按照M行N列的方式阵列排布；其中，所述M和N均为大于1的整数。
[0015]上述方案中，所述超材料单元阵列还包括多个电感；
[0016]所述超材料单元还包括第三连接线、第四连接线、第五连接线和第六连接线，所述第三连接线、第四连接线均与所述第一连接线电连接，所述第五连接线、第六连接线均与所述第二连接线电连接；
[0017]每个超材料单元行中相邻的两个超材料单元之间通过所述第三连接线、第五连接线及所述多个电感中第一电感连接；
[0018]每个超材料单元列中相邻的两个超材料单元之间通过所述第四连接线、第六连接线及所述多个电感中第二电感连接。
[0019]第三方面，本申请实施例提供了一种超材料结构，包括：上述任一方案所述的超材料单元阵列、电压提供单元、检测单元以及控制单元；其中，
[0020]所述控制单元用于，选择M个超材料单元行中第一行；并控制所述电压提供单元，向所述第一行施加电压，对所述M个超材料单元行中除所述第一行之外的其余行不施加电压；选择N个超材料单元列中第一列；并控制所述电压提供单元，向所述第一列施加电压，对所述N个超材料单元列中除所述第一列之外的其余列不施加电压；
[0021]所述检测单元用于，在所述第一行被施加电压时，检测所述第一行的通断情况；在所述第一列被施加电压时，检测所述第一列的通断情况；
[0022]控制单元用于，根据所述第一行的通断情况和所述第一列的通断情况，确定所述超材料单元阵列中疑似存在故障的超材料单元。
[0023]上述方案中，所述电压提供单元用于，在所述控制单元的作用下，依次向所述M个超材料单元行中每个超材料单元行施加电压；所述检测单元还用于，分别检测所述每个超材料单元行的通断情况；
[0024]所述电压提供单元还用于，在所述控制单元的作用下，依次向所述N个超材料单元列中每个超材料单元列施加电压；所述检测单元还用于，分别检测所述每个超材料单元列的通断情况；
[0025]控制单元还用于，根据所述每个超材料单元行的通断情况和所述每个超材料单元列的通断情况，确定所述超材料单元阵列中疑似存在故障的超材料单元。
[0026]上述方案中，所述电压提供单元具体用于，在所述控制单元的作用下，对于所述每个超材料单元行、所述每个超材料单元列分别依次施加第一方向的直流电压和第二方向的直流电压；当施加第一方向的直流电压时，所述第一开关导通，所述超材料单元的相位为第一值；当施加第二方向的直流电压时，所述第二开关导通，所述超材料单元的相位为第二值；所述第一值与所述第二值不同。
[0027]上述方案中，所述检测单元具体用于，在相应超材料单元行被施加电压时，检测所述相应超材料单元行是否存在电流；根据所述相应超材料单元行是否存在电流，判断所述相应超材料单元行是否导通；
[0028]所述检测单元还具体用于，在相应超材料单元列被施加电压时，检测所述相应超材料单元列是否存在电流；根据所述相应超材料单元列是否存在电流，判断所述相应超材料单元列是否导通。
[0029]本申请实施例提供的一种超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构。其中，所述超材料单元包括：表面层；所述表面层包括：第一开关、第二开关、连接所述第一开关一端和所述第二开关一端的第一连接线以及连接所述第一开关另一端和所述第二开关另一端的第二连接线；通过所述第一连接线和所述第二连接线施加电压以控制所述第一开关、第二开关的通断状态，从而改变所述超材料单元的电磁性能。本申请实施例中，在超材料单元的表面层上设置第一开关、第二开关、第一连接线、第二连接线，通过在第一连接线、第二连接
线上施加电压以控制所述第一开关、第二开关的通断状态，从而改变超材料单元的电磁性能，本申请实施例中超材料单元这种特殊的结构设计，使得当存在多个阵列排布的超材料单元时，能够通过判断第一开关、第二开关的通断状态方便的检测出多个超材料单元中可能存在故障的超材料单元。
附图说明
[0030]图1为本申请实施例提供的一种超材料单元的俯视示意图；
[0031]图2为本申请实施例提供的一种超材料单元的剖面示意图；
[0032]图3为本申请实施例提供的一种超材料阵列的俯视示意图；
[0033]图4为本申请实施例提供的另一种超材料阵列的俯视示意图；
[0034]图5为本申请实施例提供的一种超材料结构的结构示意图；
[0035]图6为本申请实施例所提供的一种超材料结构在检测模式下的检测流程示意图；
[0036]图7为本申请实施例提供的一种超材料结构的检测结果示意图；
[0037]图8a为本申请实施例提供的一种超材料结构的逐行正向导通的示意图；
[0038]图8b为本申请实施例提供的一种超材料结构的逐行反向导通的示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超材料单元，其特征在于，包括：表面层；所述表面层包括：第一开关、第二开关、连接所述第一开关一端和所述第二开关一端的第一连接线以及连接所述第一开关另一端和所述第二开关另一端的第二连接线；通过所述第一连接线和所述第二连接线施加电压以控制所述第一开关、第二开关的通断状态，从而改变所述超材料单元的电磁性能。2.根据权利要求1所述的超材料单元，其特征在于，所述表面层还包括：阻抗调节结构；所述阻抗调节结构用于调整所述表面层的阻抗；所述阻抗调节结构设置在所述第一开关、第二开关的外部。3.根据权利要求1所述的超材料单元，其特征在于，所述超材料单元还包括：介质板层和接地层；其中，所述介质板层设置在所述接地层上，所述表面层设置在所述介质板层上。4.根据权利要求1所述的超材料单元，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均包括以下之一：变容二极管；PIN二极管；微机电系统MEMS开关。5.一种超材料单元阵列，其特征在于，包括多个权利要求1至4任一项所述的超材料单元；多个超材料单元按照M行N列的方式阵列排布；其中，所述M和N均为大于1的整数。6.根据权利要求5所述的超材料单元阵列，其特征在于，所述超材料单元阵列还包括多个电感；所述超材料单元还包括第三连接线、第四连接线、第五连接线和第六连接线，所述第三连接线、第四连接线均与所述第一连接线电连接，所述第五连接线、第六连接线均与所述第二连接线电连接；每个超材料单元行中相邻的两个超材料单元之间通过所述第三连接线、第五连接线及所述多个电感中第一电感连接；每个超材料单元列中相邻的两个超材料单元之间通过所述第四连接线、第六连接线及所述多个电感中第二电感连接。7.一种超材料结构，其特征在于，包括：权利要求5或6所述的超材料单元阵列、电压提供单元、检测单元以及控制单元；其中，所述控制单元用于，选择M个超材料单元行中第一行；并控制所述电压提供单元向所述第一行施加电压，对所述M个超材料单元行中除所述第一行之外的其余行不施加电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雁茗，李亚，王安娜，
申请(专利权)人：中国移动通信有限公司研究院，
类型：新型
国别省市：