多波束多模态OAM的可编程透射超构表面制造技术

提供一种多波束多模态OAM的可编程透射超构超构表面单元，包括四层金属贴片、两层介质基板和一层连接层；整个单元沿Z轴方向看自上而下依次为：接收层、第一层介质基板、偏置层、连接层、金属接地板、第二层介质基板、辐射层；其中，接收层、偏置层、金属接地板和辐射层均为金属层。通过对上述单元进行m

【技术实现步骤摘要】
多波束多模态OAM的可编程透射超构表面


[0001]本专利技术涉及可编程透射超构表面设计技术，具体涉及一种多波束多模态OAM的可编程透射超构表面。

技术介绍

[0002]在微波通信领域，携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)的涡旋电磁波束由于携带有螺旋相位因子理论上具有无穷多的模态，且不同模态的OAM之间相互正交，因此每一个模态的OAM可以作为独立的传输通道来进行通信，这为实现安全保密无线通信和扩大通信容量提供了基础。电磁超构表面是三维电磁超材料的一类二维平面结构，具有损耗低、尺寸小、易加工等特点。由于其可以在亚波长尺寸改变电磁波的传输相位、幅度、极化等特性，故而在操纵电磁波方面有广阔的应用前景。随着超构表面的快速发展，2014年，崔铁军院士团队提出一种新型的超表面
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电磁编码与可编程超构表面(T.J.Cui，M.Q.Qi，X.Wan，et al.，Coding metamaterials，digital metamaterials and programmable metamaterial本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多波束多模态OAM的可编程透射超构超构表面单元，以下简称为“单元”，包括四层金属贴片、两层介质基板和一层连接层；整个单元沿Z轴方向看自上而下依次为：接收层、第一层介质基板、偏置层、连接层、金属接地板、第二层介质基板、辐射层；其中，接收层、偏置层、金属接地板和辐射层均为金属层；两层介质基板和连接层均为介质板；其特征在于两层介质基板和连接层为薄长方体状，上下表面均为正方形，两层介质基板尺寸完全相同，两层介质基板和连接层在水平面上的投影重合；两层介质基板和连接层边长均为L，L是单元的周期长度；接收层金属贴片贴在第一层介质基板上表面，由第一矩形环金属贴片和5个矩形金属贴片连接组成，第一矩形环金属贴片和5个矩形金属贴片一体化形成；第一矩形环金属贴片位于第一层介质基板上表面的大致中心位置，第一矩形环金属贴片的外环和内环的四条边均与介质基板四条边平行；5个矩形金属贴片包括4个小矩形金属贴片和1个大矩形金属贴片，4个小矩形金属贴片尺寸完全相同，5个矩形金属贴片的四条边均与介质基板四条边平行；第1和第2小矩形金属贴片自内环左边向右延伸，并关于接收层金属贴片水平对称轴对称，第1和第2小矩形金属贴片彼此之间、它们与内环上下边之间均保持一定距离；第3和第4小矩形金属贴片自内环右边向左延伸，并关于接收层金属贴片竖直对称轴分别与第1和第2小矩形金属贴片对称，这4个小矩形金属贴片的参数完全相同；大矩形金属贴片自内环下边向上延伸，并关于接收层金属贴片竖直对称轴对称；在第一层介质基板中沿垂直于该介质基板上下表面方向分别打三个半径为Ra的金属化过孔，其中第一和第二金属化过孔分别位于接收层矩形环金属贴片左右两边的金属条上，从接收层金属贴片自上而下贯穿到偏置层金属贴片上，将二者连接起来，第一和第二金属化过孔高度为Sh；第三金属化过孔位于接收层金属贴片整体的中心，从接收层金属贴片自上而下贯穿到辐射层金属贴片上，将二者连接起来；第二层介质基板中的三个金属化过孔与第一层介质基板中的金属化过孔参数相同、位置对应；与第一、第二金属化过孔位置对应的分别命名为第四、第五金属化过孔，第四和第五金属化过孔从金属接地板贯穿到辐射层金属贴片上，将二者连接起来，位于中间位置的金属化过孔即是第三金属化过孔；连接层中只有一个金属化过孔，位于其中间位置，即是第三金属化过孔；偏置层金属贴片贴在第一层介质基板下表面，由2个矩形金属贴片与偏置线构成，2个矩形金属贴片的四条边均与介质基板四条边平行，偏置线的延伸方向也与介质基板四条边平行；第1矩形金属贴片位于第一层介质基板下表面的左半部分，其四条边与介质基板四条边均保持一定距离，其关于第一层介质基板下表面X轴方向对称轴对称，其长度方向与Y轴平行；第2矩形金属贴片位于第一层介质基板下表面的右半部分，与第1矩形金属贴片关于第一层介质基板下表面Y轴方向对称轴，且与第1矩形金属贴片保持一定距离，第1、第2矩形金属贴片的参数完全相同，二者距离为I；偏置线由7段矩形金属导线连接而成，其中第1段以第1矩形金属贴片的左侧长边中心为起始向左延伸一定长度；之后竖直向下延伸一定长度，形成第2段；随后向右延伸，形成第3段；第4段以第2矩形金属贴片的右侧长边中心为起始向右延伸一定长度；之后竖直向下延伸一定长度，形成第5段；第5段下端与第3段最右端连接在一起；自第3段上第一层介质基板下表面Y轴方向对称轴处向下延伸一定长度，形成第6段；随后向左延伸，一直达到第一层介质基板下表面左边沿，形成第7段；第1、第3、第4、
第7段均与X轴平行，第2、第5、第6段均与Y轴平行；金属接地板为正方形薄层，边长为L，即金属薄层完全覆盖在连接层的下表面；金属接地板在中心位置处蚀刻圆孔，该圆孔需要保证第三金属化过孔不与金属接地板发生短路，该圆孔用于穿过连接接收层和辐射层的金属通孔；辐射层金属贴片贴在第二层介质基板下表面，由带突出部的“回”字形金属贴片以及两个PIN二极管构成；“回”字形金属贴片包括第二矩形环金属贴片和6个矩形金属贴片；第二矩形环金属贴片和6个矩形金属贴片一体化形成；第二矩形环金属贴片位于第二层介质基板下表面的大致中心位置，第二矩形环金属贴片的外环和内环的四条边均与介质基板四条边平行；6个矩形金属贴片包括4个大矩形金属贴片和2个小矩形金属贴片，4个大矩形金属贴片尺寸完全相同，6个矩形金属贴片的四条边均与介质基板四条边平行；第11和第12大矩形金属贴片自内环左边向右延伸，并关于辐射层金属贴片水平对称轴对称，第11和第12大矩形金属贴片彼此之间、它们与内环上下边之间均保持一定距离；第13和第14大矩形金属贴片自内环右边向左延伸，并关于辐射层金属贴片竖直对称轴分别与第11和第12大矩形金属贴片对称，这4个大矩形金属贴片的参数完全相同；第15小矩形金属贴片自内环上边向下延伸，并关于辐射层金属贴片竖直平对称轴对称，第15小矩形金属贴片与内环左右边之间均保持一定距离；第16小矩形金属贴片自内环下边向上延伸，并关于辐射层金属贴片水平对称轴与第15小矩形金属贴片对称，这2个小矩形金属贴片的参数完全相同；4个大矩形金属贴片与接收层4个小矩形金属贴片的位置大致相同，第11和第12大矩形金属贴片之间的距离为L3，这4个大矩形金属贴片的参数完全相同，长度均为L1，宽度均为L2；第二矩形环金属贴片内环和外环的四条边均与介质基板四条边平行，其中心与介质板中心重合；1个独立的“1”号电池型金属贴片位于“回”字形金属贴片的中心，其各边均与介质基板四条边平行；“1”号电池型金属贴片包括一个正方形贴片和两个小矩形贴片；正方形贴片正处于“回”字形金属贴片的中心，第17小矩形贴片自正方形贴片上边向上延伸，并关于辐射层金属贴片竖直平对称轴对称；第18小矩形金属贴片自正方形贴片下边向下延伸，并关于辐射层金属贴片竖直平对称轴对称；第17与第15小矩形金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思佳，刘小宾，李卓越，贺成渊，黄国帅，曹祥玉，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：