一种基于多功能共享孔径超表面的涡旋波产生结构及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多功能共享孔径超表面的涡旋波产生结构及设计方法，涉及新型人工电磁材料技术领域。可实现工作在不同宽频段的不同极化的不同模态的涡旋波产生。本发明专利技术的技术方案为：所述涡旋波产生结构包括多功能共享孔径超表面，所述多功能共享孔径超表面包括多个共享孔径基本单元结构，所述共享孔径基本单元结构从上到下依次包括顶部图案层、中间介质层和底部金属层；所述顶部图案层包括方形开口谐振环内嵌空心十字环而形成的右旋圆极化子单元、呈“I”字型结构的垂直极化子单元以及呈“I”字型结构作为水平极化子单元。整体的设计思路新颖、简单易行，并且本案的结构稳定、工作效果好。作效果好。作效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多功能共享孔径超表面的涡旋波产生结构及设计方法


[0001]本专利技术涉及新型人工电磁材料
，特别涉及一种基于多功能共享孔径超表面 的涡旋波产生结构设计。

技术介绍

[0002]众所周知，传统电磁波的极化、频率、振幅、相位等特征在提高信道容量方面的发 展已经达到了阈值，频谱利用率很难进一步提高。由于轨道角动量固有的正交性和无限 性，它成为了电磁波复用和操纵的一个新的物理参数维度，在新一代通信系统的发展方 面有着巨大的潜力。
[0003]二维形式的超材料，即人工电磁超表面具有质量轻、剖面低、制造简单等特点，有 着天然材料难以企及的电磁特性。通过合理设计超表面基本单元的周期、结构、厚度及 材料等参数，可以实现同一个单元孔径下多个极化多个频段电磁波相位的自由独立调控。 将这种共享孔径的基本单元排列组合，在电磁波领域可以实现涡旋波产生、波束扫描、 波束异常反射、波束聚焦、极化转换、RCS(雷达散射截面)缩减等。
[0004]在微波毫米波段，较早期的实现涡旋波的方法有螺旋相位板、平面相位板、抛物面 天线等，在制作工艺及工作带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多功能共享孔径超表面的涡旋波产生结构，其特征在于，所述涡旋波产生结构包括多功能共享孔径超表面，所述多功能共享孔径超表面包括多个共享孔径基本单元结构，所述共享孔径基本单元结构从上到下依次包括顶部图案层、中间介质层和底部金属层；所述中间介质层和底部金属层具有相同的周期；所述顶部图案层包括方形开口谐振环(1)内嵌空心十字环(2)而形成的右旋圆极化子单元(3)、呈“I”字型结构的垂直极化子单元(4)以及呈“I”字型结构作为水平极化子单元(5)，所述垂直极化子单元(4)与水平极化子单元(5)垂直，并且二者都处在所述空心十字环(2)之内。2.根据权利要求1所述的一种基于多功能共享孔径超表面的涡旋波产生结构，其特征在于，所述垂直极化子单元(4)由宽度为w
y
的金属条构成，所述水平极化子单元(5)由宽度为w
x
的金属条构成，w
y
＞w
x
。3.根据权利要求1所述的一种基于多功能共享孔径超表面的涡旋波产生结构，其特征在于，底部金属层和中间介质层的周期均为7mm，中心介质层厚度为2mm；底部金属层和顶部金属图案层均由电导率5.8
×
107S/M的金属铜构成，介质层由相对介电常数2.65、损耗角正切为0.0009的F4B构成。4.根据权利要求1所述的一种基于多功能共享孔径超表面的涡旋波产生结构，其特征在于，所述多功能共享孔径超表面的整体厚度小于十分之一的三种极化最长工作波长。5.一种权利要求1中所述的多功能共享孔径超表面的设计方法，其特征在于，按以下步骤设计：步骤1、首先根据产生反射的涡旋波对基本单元结构对幅值和相位的要求，共享孔径基本单元结构中的右旋圆极化子单元(3)的开槽长条旋转角度和槽宽为优化的变量来优化右旋圆极化子单元(3)结构的尺寸参数，旋转角度以5
°
的间隔由
‑
90
°
到90
°
取值，不同的旋转角度分别对应固定谐振频点所需的开槽宽度，共得到37种基本状态，实现同极化的反射系数都大于0.935且相位跨度为347
°
；共享孔径基本单元结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜玉莹，刘亮亮，李姝颖，顾长青，李茁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：