[发明专利]一种极化状态与波束指向同时调控的超表面凸面反射镜

权利要求书

1.一种极化状态与波束指向同时调控的超表面凸面反射镜，其特征在于，包括载体(1)和超表面(2)，其中：

所述载体(1)，采用外侧表面为圆柱形凸面的立体结构，圆柱形凸面的轴线和位置最高的母线确定坐标yz平面，且z轴正方向由轴线垂直指向位置最高的母线；

所述超表面(2)，由m×n个超表面单元(21)周期性排列而成，m≥5，n≥5，所述超表面单元(21)包括介质板(211)、印制在介质板(211)一个侧面的金属谐振环贴片(212)和另一个侧面的金属地板(213)，所述金属谐振环贴片(212)采用矩形环结构，其任意一边与沿z轴负方向入射的线极化电磁波的电场方向之间的夹角为45度，用于产生呈90°相位差的反射电磁波的主极化和交叉极化两个电场分量，所述矩形环结构两个边长的尺寸，由该矩形环结构在超表面(2)上所处位置的极化转换效率η和主极化反射相位确定；

所述超表面(2)覆贴在载体(1)的圆柱形凸面上，用于实现将入射的线极化球面电磁波转换成其它任意极化状态的平面电磁波，同时实现波束指向的调控；

所述极化转换效率η和主极化反射相位的计算公式分别为：

其中，r_y和r_x分别表示反射电磁波在主极化y方向上和交叉极化x方向上的反射系数；θ是超表面(2)所要实现的反射波束指向，k是传播常数，h₀是球面电磁波发射源到反射镜凸面上中心点的距离，Δx、Δy和Δh是矩形环结构分别在x、y和z方向上到反射镜凸面上中心点的距离，是圆柱形凸面位置最高的母线处的反射相位，可取任意常数。

2.根据权利要求1所述的一种极化状态与波束指向同时调控的超表面凸面反射镜，其特征在于，所述矩形环结构，其在超表面(2)上所处位置的极化转换效率η，由所述超表面(2)所要实现的反射电磁波的极化状态确定，且0≤η≤1，其中当反射电磁波的极化状态为主线极化时η＝0，当反射电磁波的极化状态为圆极化时η＝0.5，当反射电磁波的极化状态为交叉线极化时η＝1，当反射电磁波的极化状态为其它类型的椭圆极化时，η为除0、0.5和1以外的其它数值。