[发明专利]一种基于Pancharatnam‑Berry相位的编码相位梯度超表面

说明书

技术领域

本发明涉及电磁材料技术领域，特别是涉及一种基于Pancharatnam-Berry相位的编码相位梯度超表面。

背景技术

电磁编码超材料，又称数字电磁超材料，由于其将对电磁波的控制数字化，使其在被提出至今一直广受关注。现有的编码超表面，通常是利用不同的结构，形状，尺寸的基本单元通过谐振来实现不同的相位回复，对不同的相位回复用二进制编码进行表征。例如在一比特电磁编码超材料中，选用两种不同的基本单元，其相位差在180度左右，将两种基本单元进行二进制编码为编码单元“0”与编码单元“1”。将编码单元“0”和“1”按照设计的序列进行排列，可以实现所需要的功能。现有的编码超表面，由于其相位回复是利用不同形状，尺寸的结构单元的谐振来实现，很难在编码单元内部进行相位调制，因此编码单元都是由等相位结构单元组成的，不具有单独的电磁特性。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于Pancharatnam-Berry相位的编码相位梯度超表面，可以解决现有技术中存在的问题。

一种基于Pancharatnam-Berry相位的编码相位梯度超表面，所述编码相位梯度超表面由多个编码单元组成，每个所述编码单元由多个结构单元组成，所述结构单元的相位回复基于Pancharatnam-Berry相位实现。

优选地，所述编码单元根据组成其的所述结构单元的相位梯度变化，实现相应的电磁特性。

优选地，对每个所述编码单元中的所有所述结构单元进行特定角度的旋转，实现所述编码单元的不同相位回复，进而实现对所述编码单元的二进制编码。

本发明的可以对编码单元进行相位调控的编码相位梯度超表面，这种基于Pancharatnam-Berry相位的对编码单元进行相位调控的编码梯度超表面，在多比特的编码中具有很高的操作性，只需对结构单元旋转特定的角度就可以实现，这为实现高分辨率的波束复形提供了很好的途径。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明是基于Pancharatnam-Berry相位设计的编码梯度超表面，相位回复平稳，不同的旋转角度之间的相位回复差固定，很容易实现宽频带的效果。在设计多比特编码梯度超表面时，不用考虑太多的尺寸，形状等参数，只需旋转特定的角度来实现；

2、本发明在编码单元内部进行了相位的设计，不同的相位设计可以实现不同的电磁功能(如异常反射，聚焦，成像等)，这种设计使得对电磁波的控制更加灵活多样；

3、本发明设计的一种可以对编码单元进行相位调控的编码相位梯度超表面，在对回波波束的极化方式上有一定的调节作用；

4、本发明设计原理简单易行，加工方便，在现有的成熟加工技术上实现了对电磁波更加灵活的调控。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明实施例提供的一种基于Pancharatnam-Berry相位的编码相位梯度超表面的组成结构示意图；

图2a为图1中组成编码相位梯度超表面的结构单元的结构示意图；

图2b为图2a中结构单元旋转角度和旋转方向的示意图；

图3a为图2a中结构单元在8-22GHz下旋转不同角度的相位回复；

图3b为与图3a中结构单元在8-22GHz下旋转不同角度的相位回复对应的反射幅值；

图4a为运用MATLAB计算的内部相位梯度为零的编码单元产生的三维远场散射图；

图4b为运用MATLAB计算的内部相位梯度不为零的编码单元产生的三维远场散射图；

图5a是在15GHz下，同一编码序列010101，内部相位梯度为零的编码单元组成的一比特编码相位梯度超表面的三维远场散射图的仿真结果；

图5b是在15GHz下，同一编码序列010101，内部相位梯度不为零的编码单元组成的一比特编码相位梯度超表面的三维远场散射图的仿真结果；

图6a是在15GHz下，同一编码序列010101/101010，内部相位梯度为零的编码单元组成的一比特编码相位梯度超表面的三维远场散射图的仿真结果；