一种基于超表面的宽带双频功能可切换极化转换器制造技术

本申请涉及一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元和极化转换器，单元包括正方形的介质层以及设在介质层上的超表面层；超表面层包括两个第一贴片以及两个第二贴片；第一贴片为等腰直角三角形的结构，两个第一贴片关于介质层的两条对角线对称设置；两个第一贴片通过两个二极管相连，两个二极管关于介质层的两条对角线对称设置；第一贴片的斜边中点处垂直设有矩形槽；第二贴片包括第一子片与第二子片；第一子片的一端与第二子片的中央垂直相连以构成T字形结构，另一端与对应第一贴片的直角边相连；第二子片与介质层的边等长且平行，第二子片与介质层的边缘具有间隙。本申请能够拓展工作带宽，实现宽带和双频功能的切换。实现宽带和双频功能的切换。实现宽带和双频功能的切换。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超表面的宽带双频功能可切换极化转换器


[0001]本申请涉及极化转换器
，特别是涉及一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元和极化转换器。

技术介绍

[0002]极化特性在电磁波的发射、传播和接收等处理过程中是一项尤为重要的特征参数。电磁波的极化即在空间中任意给定点处，电磁波的合成波电场强度矢量的大小及方向随时间变化的现象，并用电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹来形象的描述。极化转换器在众多工程领域有着广泛的应用，例如天线、卫星导航、通信、雷达探测等，如何有效地对电磁波的极化方式和状态进行调控处于十分突出的位置。
[0003]传统的控制电磁波极化状态的方式是通过天然旋光晶体、液晶和法拉第磁致旋光晶体实现的。自然界中的石英晶体是天然旋光晶体中的一种，当偏振光经过石英晶体时，出射光的偏振面会发生一定的偏转，其偏转角度的大小与晶体的属性、厚度、环境的温度和入射光的频率有关。
[0004]但是，以上这些器件主要依赖于电磁波在传播途径上的相位累计，因而往往体积较大且笨重，同时，这些器件的加工方式比较复杂，而且工作频段较窄，功能单一，仅能实现宽带极化或者双频极化转换，不利于实际系统集成，应用场景受限。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元和极化转换器，能够拓展工作带宽，实现宽带和双频功能的切换，且体积较小，结构简单，加工方便，工作频段宽。
[0006]一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元，包括：正方形的介质层以及设在所述介质层上的超表面层；
[0007]所述超表面层包括：两个第一贴片以及与所述第一贴片一一对应的两个第二贴片；
[0008]所述第一贴片为等腰直角三角形的结构，且两个所述第一贴片关于所述介质层的两条对角线均对称设置；两个所述第一贴片通过两个二极管相连，且两个所述二极管关于所述介质层的两条对角线均对称设置；所述第一贴片上设有矩形槽，所述矩形槽垂直设在所述第一贴片的斜边中点处；
[0009]所述第二贴片包括第一子片与第二子片；所述第一子片的一端与所述第二子片的中央垂直相连以构成T字形结构，所述第一子片的另一端与对应所述第一贴片的直角边相连；所述第二子片与所述介质层的边等长且平行，所述第二子片与所述介质层的边缘具有间隙。
[0010]在一个实施例中，所述二极管具有导通状态和关断状态；
[0011]当两个所述二极管均处于导通状态时，基于超表面的宽带双频功能可切换单元在
第一频带范围内呈现双频极化转换特性；
[0012]当两个所述二极管均处于关断状态时，基于超表面的宽带双频功能可切换单元在第二频带范围内呈现宽带极化转换特性。
[0013]在一个实施例中，还包括：电感；
[0014]所述电感与所述第一子片一一对应，且设在对应所述第一子片上。
[0015]在一个实施例中，所述电感设在对应所述第一子片的中央位置。
[0016]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；
[0017]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；
[0018]所述超表面层设在所述第一介质层的顶部。
[0019]在一个实施例中，所述超表面层为金属层，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。
[0020]一种极化转换器，包括：若干基于超表面的宽带双频功能可切换单元；
[0021]若干基于超表面的宽带双频功能可切换单元呈矩形阵列分布，且所述矩形槽的方向一致；
[0022]若干基于超表面的宽带双频功能可切换单元的一个第二子片均与电源的一极电联，另一个第二子片均与电源的另一极相联。
[0023]在一个实施例中，位于矩形阵列长度方向与宽度方向上的基于超表面的宽带双频功能可切换单元的数量相等且均大于九。
[0024]在一个实施例中，若干所述基于超表面的宽带双频功能可切换单元共用一个介质层。
[0025]上述基于超表面的宽带双频功能可切换单元，综合超表面的电磁调控特性以及有源器件
‑
开关二极管的工作特性，通过控制开关二极管的通断来实现极化转换器宽带极化转换功能和双频极化转换功能的切换，以及实现极化转换功能的调控；能够拓展工作带宽，实现宽带和双频功能的切换，且体积较小，结构简单，加工方便，工作频段宽，可以用于雷达目标探测、识别等领域，对于电磁波极化状态的控制及处理领域的应用具有重要意义。
附图说明
[0026]图1为一个实施例中基于超表面的宽带双频功能可切换单元的立体图；
[0027]图2为一个实施例中基于超表面的宽带双频功能可切换单元的俯视图；
[0028]图3为一个实施例中基于超表面的宽带双频功能可切换单元在二极管关断状态下的极化转换率随谐振频率f变化曲线图；
[0029]图4为一个实施例中基于超表面的宽带双频功能可切换单元在二极管导通状态下的极化转换率随谐振频率f变化曲线图；
[0030]图5为一个实施例中极化转换器的示意图。
[0031]附图编号：
[0032]介质层1，第一介质层11，第二介质层12，第三介质层13，超表面层2，第一贴片21，第二贴片22，第一子片221，第二子片222，二极管23，矩形槽24，电感25。
具体实施方式
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0037]另外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元，其特征在于，包括：正方形的介质层以及设在所述介质层上的超表面层；所述超表面层包括：两个第一贴片以及与所述第一贴片一一对应的两个第二贴片；所述第一贴片为等腰直角三角形的结构，且两个所述第一贴片关于所述介质层的两条对角线均对称设置；两个所述第一贴片通过两个二极管相连，且两个所述二极管关于所述介质层的两条对角线均对称设置；所述第一贴片上设有矩形槽，所述矩形槽垂直设在所述第一贴片的斜边中点处；所述第二贴片包括第一子片与第二子片；所述第一子片的一端与所述第二子片的中央垂直相连以构成T字形结构，所述第一子片的另一端与对应所述第一贴片的直角边相连；所述第二子片与所述介质层的边等长且平行，所述第二子片与所述介质层的边缘具有间隙。2.根据权利要求1所述的基于超表面的宽带双频功能可切换单元，其特征在于，所述二极管具有导通状态和关断状态；当两个所述二极管均处于导通状态时，基于超表面的宽带双频功能可切换单元在第一频带范围内呈现双频极化转换特性；当两个所述二极管均处于关断状态时，基于超表面的宽带双频功能可切换单元在第二频带范围内呈现宽带极化转换特性。3.根据权利要求2所述的基于超表面的宽带双频功能可切换单元，其特征在于，还包括：电感；所述电感与所述第一子片一一对应，且设在对应所...

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