[发明专利]一种相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列

说明书

本发明实施例提供了一种相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列，超表面单元包括介质板，介质板包括第一正方形表面和与第一正方形表面相对的第二正方形表面，第一正方形表面上设置有S形金属贴片，第二正方形表面上设置有金属接地板。超单元包括2n个超表面单元，其中n为正整数，2n个超表面单元以第一正方形表面为正面顺序排列，2n个超表面单元中的S形金属贴片的缺口距离或缺口方向不同。反射阵列包括多个超单元，所述多个超单元以第一正方形表面为正面顺序排列。本发明实施例提供的相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列，可以提高电磁波调控的反射率，还可以改变电磁波的极化方向，具有极化偏转性能。

技术领域

本发明实施例涉及本发明属于微波技术领域，尤其涉及一种相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列。

背景技术

电磁波是电磁场的一种运动形态，变动的电会产生磁，变动的磁则会产生电，变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波。电磁波为横波，可用于探测、定位、通信，在应用时，经常需要对入射电磁波的反射角度进行调控。

超材料是指通过亚波长结构单元构成的、具有自然界材料所不具备的超常物理特性的新型人工复合结构或者复合材料，能够实现自然材料所不能实现的特性或者功能。超表面是超材料的二维平面情形，例如相位梯度超表面可以调控电磁波的反射或者折射路径，而具有相同单元结构的超表面可以实现空间滤波的功能。传统的光学元件都是利用在电磁波传播路径上连续相位积累来改变波束的传播方向，这使得其存在体积大，结构复杂的缺点。同传统的光学元件相比，相位梯度超表面可以在界面不同位置引入不同的相位突变，通过对这些相位突变进行设计，控制反射波束和折射波束的方向。在这种情况下，电磁波传播不再遵守经典的反射定律和折射定律，而是遵守广义反射定律和折射定律。这样通过设计亚波长超表面单元结构的尺寸实现对反射波和透射波的自由控制，极大地减小了器件的厚度和体积，其在现代隐身通信、电子对抗等领域都具有重要的应用价值。

现有技术中，超表面反射阵列只能在较窄的频段内实现对电磁波反射角度的调控，并且反射率也不是很理想，另外，现有的超表面反射阵列很多不能实现电磁波极化偏转的功能或是电磁波极化偏转率很低。因此研发一款反射率高，同时能够实现电磁波极化偏转的功能的反射阵列成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，一种相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列。

一方面，本发明实施例提供一种相位梯度超表面单元，包括介质板，所述介质板包括第一正方形表面和与所述第一正方形表面相对的第二正方形表面，所述第一正方形表面上设置有S形金属贴片，所述第二正方形表面上设置有金属接地板。

另一方面，本发明实施例提供一种超单元，包括2n个权利要求1-4任一项所述的超表面单元，其中n≥1，且为整数，所述2n个超表面单元以第一正方形表面为正面顺序排列，所述2n个超表面单元中的S形金属贴片的缺口距离或缺口方向不同，以使得对入射波调制的波形相位变化量为0度到360度。

再一方面，本发明实施例提供一种反射阵列，包括多个权利要求5-8任一项所述的超单元，所述多个超单元以第一正方形表面为正面顺序排列。

本发明实施例提供的相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列，通过在介质板上设置S形金属贴片，并改变S形金属贴片的缺口距离和缺口方向，使得对入射波调制的波形相位变化量为0度到360度。并且由相位梯度超表面单元组成的反射阵列，对反射电磁波具有很好地角度调控功能，同时提高了电磁波调控的反射率，还可以改变电磁波的极化方向，具有极化偏转性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。