[发明专利]一种新型的等离子体超材料陷波超表面

说明书

本发明公开了一种新型的等离子体超材料陷波超表面，包括底层反射板、反射板上的介质基板以及介质基板上的固态等离子体谐振单元，以及介质基板中两层上下对称的梯形和矩形环和最底层的六个矩形等离子体谐振单元，还有连接上下层间的等离子体柱，同一层的等离子体之间通过电阻连接。该陷波超表面对TE有良好的吸收效果，对TM波由良好的反射效果。当通过编程方式控制固态等离子体构成的谐振单元的激励区域能实现对不同谐振单元的激励，还能实现该限波超表面对TE波的超宽带吸收，对TM波的反射。该限波超表面可以在较小的物理尺寸下实现对较低频率电磁波的吸收，在激励区域合适的情况下，该限波超表面还可以实现对TE波和TM波的极化分离。

技术领域

本发明涉及一种新型的等离子体超材料陷波超表面，属于无线电通信、微波器件领域。

背景技术

随着无线系统以及信息技术的快速发展，电磁环境愈来愈复杂，对系统的抗干扰性能要求愈来愈高，电磁超材料限波超表面将在卫星通信、雷达、电磁波定向传输、电磁波隐身技术、微波技术等领域有着广阔的应用前景。比如在军事领域，敌我双方在战争中首先争夺的就是“制电磁权”，其目的是控制战场各种信息的获取和传输渠道，从而更有效、准确地打击对方。在生活方面，手机、电磁炉、冰箱、电视机、空调等日常电子产品，它们都有一个共同特征，即使用过程中会辐射电磁波，形成电磁污染，这对超材料及超材料限波超表面的研究发展起到了一定的促进作用。所以随着社会信息技术的发展与进步，我们发现极大多数的电子设备其工作频段都是在某一连续频段内，这就要求限波超表面要在某一连续频段内对电磁波都要有很好的吸收效果，所以单一窄带频率的限波超表面将不再适用，可调谐限波超表面以及宽带或超宽带限波超表面就应运而生。

然而传统意义上的限波超表面只是在某一单一频段实现完美吸收，很难得到可调谐的有一定吸收带宽的吸收频谱，若要获得此类的吸收频谱就不得不引入大量的集总元件，控制电路复杂而且不利于集成和芯片化一体制造。等离子体超材料因等离子体的特殊性质，在限波超表面的设计中有很多优良的特性。等离子体在实现调控时不仅可以改变等离子体的激励状态(激励/未激励)，还能调整等离子体频率的大小，通过将等离子体超材料应用与限波超表面的设计，则具有更多、更宽广的可重构方式和可重构状态，这意味着可以通过编程方式实现对限波超表面的工作状态和工作频率进行调节。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种新型的等离子体超材料陷波超表面，通过对介质表面和介质内部的等离子体谐振单元加载集总电阻，并且通过可编程的逻辑阵列来控制固态等离子体激励区域的激励状态，以此来实现对不同频率的动态调控，达到超宽带吸收的效果，另外可以通过动态的改变激励区域来实现对L，S和C波段的有效吸收，在TE波的吸收频域内，TM波具有很高的反射率，几乎可以被100％的反射，所以该限波超表面还可以实现对TE波和TM波的极化分离。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明采用固态等离子体来代替金属工作，并通过编程方式控制固态等离子体构成的谐振单元的激励区域以此来激励不同的谐振单元，以此来实现对不同频率的动态调控，并通过加载集总元件的方式，达到超宽带吸收的效果，另外可以通过动态的改变激励区域来实现对整个S波段的吸收的覆盖，并且可以拓宽至L波段和C波段，而且在TE波的吸收频域内，TM波具有很高的反射率，几乎可以被100％的反射，所以该限波超表面可以实现对TE波和TM波的极化分离。

本发明提供一种新型的等离子体超材料陷波超表面，包括底层反射板，底层反射板上设置有介质基板，介质基板上设有阵列周期排布的若干固态等离子体单元；

每个固态等离子体单元包括设置在介质基板表面一层固态等离子体结构和设置在介质基板内部的两层固态等离子体结构，由上之下依次为第一、第二和第三固态等离子体结构；