一种基于超表面的空间相控阵及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超表面的空间相控阵及其控制方法。该空间相控阵包括一个时域反射式超表面阵列和光纤控制单元；时域反射式超表面阵列由超表面单元按阵列形式连续排布而成。光纤控制单元中包含与时域反射式超表面阵列中超表面单元数量相同的光路，所有光路一一对应接入不同超表面单元背部的光电二极管输入端中；每一条光路均能够独立控制输入光电二极管的光强，通过控制各光路的光强来改变时域反射式超表面阵列中不同超表面单元上的光电二极管输出电压以及变容二极管两端的偏置电压，使不同超表面单元产生相应的微波反射谐波分布，从而将光信号直接映射到微波信号上。本发明专利技术可实现控制空间电磁波任意方向反射。发明专利技术可实现控制空间电磁波任意方向反射。发明专利技术可实现控制空间电磁波任意方向反射。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超表面的空间相控阵及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于超表面的空间相控阵，属于光域和射频转换实现光控射频通信的


技术介绍

[0002]超表面由周期或准周期亚波长超材料单元组成，具有微波相位等可调特征的动态超表面可用于构造具有可重构或可编程功能的电磁器件，如光学隐身，并实现先进的多功能系统。而为了设计动态控制电磁波的主动超表面，人们已经探索了各种控制机制，包括电学、温度控制和光学控制方法。在这几种控制中运用电器模块进行电控最为常见，其中可调模块，如二极管、变容器和偏置线，必须通过电线与电源供应商物理连接，这就造成了结构的电磁干扰，使集成变得十分困难。当更高级和多任务元设备和单元系统需要更多的元素时，这个问题变得更加棘手。与有线电气方法相比，光学控制可以避免电磁干扰的问题，但传统的光照射控制制作成本高，制作复杂且控制难度大，现在急需一种低成本抗电磁干扰的超表面。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中存在的缺陷，并提出一种基于超表面的空间相控阵及控制方法。本专利技术仅用一个变容二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的空间相控阵，其特征在于，包括一个时域反射式超表面阵列(6)和光纤控制单元；所述时域反射式超表面阵列(6)由超表面单元按阵列形式连续排布而成；所述超表面单元包括一条光电二极管(9)、两个电感(11)、一条变容二极管(10)和多层复合结构，所述多层复合结构从上到下依次为表面金属图案层(8)、第一介质层(15)、金属地层(16)、第二介质层(17)和背面金属图案层(7)；其中表面金属图案层(8)包含镜像对称布置的两组图案化金属片；每一组图案化金属片中包括一片六边形金属片(12)和一片第一连接金属片(13)，六边形金属片(12)与第一连接金属片(13)之间通过电感(11)相连；所述六边形金属片(12)由等腰梯形金属片和矩形金属片组成，等腰梯形金属片的底边与矩形金属片的长边刚好重合并连续拼接；两组图案化金属片中的两片六边形金属片(12)之间保持间隔，且两者的梯形顶边平行布置并通过变容二极管(10)相连；所述背面金属图案层(7)包括两片第二连接金属片，两片第二连接金属片分别连接光电二极管(9)的两个电压输出端；表面金属图案层(8)中的两片第一连接金属片(13)与背面金属图案层(7)中的两片第二连接金属片分别通过贯通多层复合结构的导体连接，且该导体穿过金属地层(16)时与金属地层(16)之间保持绝缘；所述光纤控制单元中包含与时域反射式超表面阵列(6)中超表面单元数量相同的光路，所有光路一一对应接入不同超表面单元背部的光电二极管(9)输入端中；每一条光路均能够独立控制输入光电二极管(9)的光强，通过控制各光路的光强来改变时域反射式超表面阵列(6)中不同超表面单元上的光电二极管(9)输出电压以及变容二极管(10)两端的偏置电压，使不同超表面单元产生相应的微波反射谐波分布，从而将光信号直接映射到微波信号上。2.根据权利要求1所述的基于超表面的空间相控阵，其特征在于，所述超表面单元中，所述第一连接金属片(13)为矩形金属片，所述第二连接金属片为L型金属片，两者之间通过一条金属柱相连；所述金属柱安装于贯通多层复合结构的通孔(14)中。3.根据权利要求2所述的基于超表面的空间相控阵，其特征在于，所述金属柱在穿过金属地层(16)的位置，通过在金属柱外部套一层圆环形介质层实现与金属地层(16)的绝缘阻隔。4.根据权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，戴庭舸，王逸飞，吴斌才，章献民，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：