本发明专利技术公开了一种四相位可调电磁超表面单元及阵列，电磁超表面单元包括用于接收电磁波信号的信号接收层、用于发射电磁波信号的信号发射层与位于信号接收层与信号发射层之间的参考地平面层；信号接收层包括第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管、第一贴片、第二贴片、第三贴片与第一偏置电路层；第一贴片为E型贴片，第一贴片与所述第二贴片、第三贴片构成U型缝隙结构；信号发射层包括第二偏置电路层、第四贴片、第五贴片、第六贴片、第五开关二极管与第六开关二极管；第四贴片与第五贴片为半圆形贴片。本发明专利技术可以获得四种移相状态，提高电磁超表面单元的工作带宽，使得电磁超表面单元可以覆盖整个Ka波段工作信道。作信道。作信道。
【技术实现步骤摘要】
一种四相位可调电磁超表面单元及阵列
[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及的是一种四相位可调电磁超表面单元及阵列。
技术介绍
[0002]人工电磁超表面是人工设计的二维周期结构，具有可设计的电磁波反射和透射特性，对调控电磁波的传播特性有着重要的应用价值。将相同元胞单元横纵排列成阵列，即可构成电磁超材料阵列表面。可调人工电磁超表面根据动态施加的不同控制信号会对电磁波表现出不同的调控特性，能够实现波束赋形、平板聚焦等功能。透射型电磁超表面对透射过超表面的各个单元的电磁波信号进行调控，可在通信系统中充当非可再生中继，降低信号中转的复杂度，提高信号的指向性，提高通信效率。
[0003]工作带宽是影响电磁超表面阵列应用的重要因素。Ka频段的工作频段为26GHz－40GHz，单信道工作带宽为3.5GHz。而现有的电磁超表面同常采用带宽较小的传输延迟线来实现90
°
相移，2bit透射超表面单元的工作频率范围为28.4GHz－31.4GHz，带宽为3GHz，无法完全覆盖单个Ka波段工作信道。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种四相位可调电磁超表面单元及阵列，以解决现有2bit透射超表面单元的工作频率范围无法完全覆盖单个Ka波段工作信道的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种四相位可调电磁超表面单元，其包括：用于接收电磁波信号的信号接收层、用于发射电磁波信号的信号发射层与位于所述信号接收层与信号发射层之间的参考地平面层；其中，
[0008]所述信号接收层包括：第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管、第一贴片、第二贴片、第三贴片与第一偏置电路层；其中，所述第一贴片为E型贴片，所述第一贴片与所述第二贴片、第三贴片构成U型缝隙结构；
[0009]所述第一开关二极管、所述第四开关二极管连接在所述第一贴片与所述第三贴片之间；所述第二开关二极管、所述第三开关二极管连接在所述第一贴片与所述第二贴片之间；所述第一偏置电路层分别与所述第二贴片以及所述第三贴片连接，用于控制所述第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管与第四开关二极管的通断；
[0010]所述信号发射层包括：第二偏置电路层、第四贴片、第五贴片、第六贴片、第五开关二极管与第六开关二极管；其中，所述第四贴片与所述第五贴片为半圆形贴片；
[0011]所述第五开关二极管连接在所述第四贴片与所述第六贴片之间；所述第六开关二极管连接在所述第五贴片与所述第六贴片之间；所述第二偏置电路层分别与所述第四贴片
与所述第五贴片连接，用于控制所述第五开关二极管与所述第六开关二极管的通断。
[0012]本专利技术的进一步设置，所述信号发射层还包括：辅助走线层；所述辅助走线层分别与所述第一贴片以及所述参考地平面层连接。
[0013]本专利技术的进一步设置，所述信号发射层还包括：第一介质板、第一粘接板与第二介质板；其中，
[0014]所述第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管、第一贴片、第二贴片与第三贴片均设置在所述第一介质板上；
[0015]所述辅助走线层设置在所述第二介质板上；
[0016]所述第一偏置电路层设置在所述第一粘接板上；
[0017]所述第一粘接板位于所述第一介质板与所述第二介质板之间。
[0018]本专利技术的进一步设置，所述第一偏置电路层包括：第一扇形微带结构与第二扇形微带结构；
[0019]所述第一扇形微带结构与所述第二贴片连接，并横置于所述第一粘接板；
[0020]所述第二扇形微带结构与所述第三贴片连接，并横置于所述第一粘接板；
[0021]其中，所述第一扇形微带结构与所述第二扇形微带结构为两个相对设置且不对称的扇形结构构成。
[0022]本专利技术的进一步设置，所述参考地平面层包括：第二粘接板与金属地平面层；
[0023]所述金属地平面层设置在所述第二介质板与所述第二粘接板之间。
[0024]本专利技术的进一步设置，所述信号发射层还包括：第三介质板；所述第三介质板与所述第二粘接板连接；所述第二偏置电路层设置在所述第三介质板上。
[0025]本专利技术的进一步设置，所述第二偏置电路层包括：第七贴片、第八贴片与导线；其中，
[0026]所述第七贴片与所述第四贴片连接；所述第八贴片与所述第五贴片连接；
[0027]所述导线分别与所述第七贴片以及所述第八贴片连接，并朝向所述第三介质板的边沿延伸。
[0028]本专利技术的进一步设置，所述第一介质板上设置有第一连接孔；所述第一粘接板与所述第一连接孔对应的位置设置有第二连接孔；所述第二介质板与所述第一连接孔对应的位置设置第三连接孔；所述金属地平面层与所述第二粘接板与所述第一连接孔对应的位置分别设置有第四连接孔与第五连接孔；所述第三介质板与所述第一连接孔的位置设置有第六连接孔。
[0029]本专利技术的进一步设置，所述第一介质板与所述第二贴片对应的位置设置有用于与所述第一偏置电路层连接的第七连接孔；所述第一介质板与所述第三贴片对应的位置设置有与所述第一偏置电路层连接的第八连接孔；所述第三介质板与所述第七贴片对应的位置设置有与所述第四贴片连接的第九连接孔；所述第三介质板与所述第八贴片对应的位置设置有用于与所述第五贴片连接的第十连接孔。
[0030]基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供了一种四相位可调电磁超表面阵列，其包括如上述所述的四相位可调电磁超表面单元。
[0031]本专利技术所提供的一种四相位可调电磁超表面单元及阵列，四相位可调电磁超表面单元包括：用于接收电磁波信号的信号接收层、用于发射电磁波信号的信号发射层与位于
所述信号接收层与信号发射层之间的参考地平面层；其中，所述信号接收层包括：第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管、第一贴片、第二贴片、第三贴片与第一偏置电路层；其中，所述第一贴片为E型贴片，所述第一贴片与所述第二贴片、第三贴片构成U型缝隙结构；所述信号发射层包括：第二偏置电路层、第四贴片、第五贴片、第六贴片、第五开关二极管与第六开关二极管；其中，所述第四贴片与所述第五贴片为半圆形贴片。本专利技术通过第一偏置电路层控制第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管的导通与关断，可以实现E形金属贴片结构和U形缝隙金属贴片结构相互切换的90
°
相移电可调超表面结构，可以对电磁波信号施加90
°
相移，而通过第二偏置电路层控制第五开关二极管与第六开关二极管的导通与关断，则可以对电磁波信号施加180
°
相移，将两种相移效果叠加即可获得四种移相状态。并且，顶层分别构成E形金属贴片结构和U形缝隙金属贴片结构具有较大的带宽，第四贴片与第六贴片连接或第五贴片与第六贴片连接构成的半圆形天线能够提高电磁超表面单本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种四相位可调电磁超表面单元，其特征在于，包括：用于接收电磁波信号的信号接收层、用于发射电磁波信号的信号发射层与位于所述信号接收层与信号发射层之间的参考地平面层；其中，所述信号接收层包括：第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管、第一贴片、第二贴片、第三贴片与第一偏置电路层；其中，所述第一贴片为E型贴片，所述第一贴片与所述第二贴片、第三贴片构成U型缝隙结构；所述第一开关二极管、所述第四开关二极管连接在所述第一贴片与所述第三贴片之间；所述第二开关二极管、所述第三开关二极管连接在所述第一贴片与所述第二贴片之间；所述第一偏置电路层分别与所述第二贴片以及所述第三贴片连接，用于控制所述第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管与第四开关二极管的通断；所述信号发射层包括：第二偏置电路层、第四贴片、第五贴片、第六贴片、第五开关二极管与第六开关二极管；其中，所述第四贴片与所述第五贴片为半圆形贴片；所述第五开关二极管连接在所述第四贴片与所述第六贴片之间；所述第六开关二极管连接在所述第五贴片与所述第六贴片之间；所述第二偏置电路层分别与所述第四贴片与所述第五贴片连接，用于控制所述第五开关二极管与所述第六开关二极管的通断。2.根据权利要求1所述的四相位可调电磁超表面单元，其特征在于，所述信号发射层还包括：辅助走线层；所述辅助走线层分别与所述第一贴片以及所述参考地平面层连接。3.根据权利要求2所述的四相位可调电磁超表面单元，其特征在于，所述信号发射层还包括：第一介质板、第一粘接板与第二介质板；其中，所述第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管、第一贴片、第二贴片与第三贴片均设置在所述第一介质板上；所述辅助走线层设置在所述第二介质板上；所述第一偏置电路层设置在所述第一粘接板上；所述第一粘接板位于所述第一介质板与所述第二介质板之间。4.根据权利要求3所述的四相位可调电磁超表面单元，其特征在于，所述第一偏置电路层包括：第一扇形微带结构与第二扇形微带结...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晨，郭澈，李飞鹏，冯纪强，杨晓娟，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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