[实用新型]一种基于固态等离子体和重力场调控的超表面

说明书

本实用新型公开了一种基于固态等离子体和重力场调控的超表面，该超表面主要结构自下而上依次包括第一层呈互补形状的开槽玻璃腔和与槽形相同的齿形金属贴片、第二层的开孔介质层和孔内的垂直玻璃腔、第三层的方形玻璃腔、第四层方形介质层、第五层的“L”形金属贴片、固态等离子体谐振单元和加载电阻。本实用新型通过重力场调控液态金属汞在玻璃腔内的形状和位置从而实现该超表面的功能在线‑圆极化转换器和吸波器之间切换。同时，当本实用新型功能为吸波器时，通过编程控制固态等离子体谐振单元的激励状态，可以实现调控吸收带宽的目的。本实用新型具有调控手段多样、设计灵活、功能性强等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种基于固态等离子体和重力场调控的超表面，属于微波器件技术领域。

背景技术

由于圆极化波在卫星通信系统、无线遥感系统等一系列系统中具有众多优势，如降低能量损耗，强抗干扰性等等，使得线-圆极化转换技术在通信领域得到了越来越广泛的应用。同时，吸波器具有防止电磁干扰和电磁隐身等功能和优势，众多军事和民用的领域中得到了普遍地运用。

超材料是指亚波长结构的具有一些超常物理特性的人工媒质，超表面则是超材料结构单元组成的一种二维阵列，使用超表面来构建微波器件、吸波器、线-圆极化转换可以规避体积大，质量大，稳定性差等缺点，因此得到了人们的广泛关注。。但传统意义上的超表面只能具有单一功能，难以适应复杂可变的外界环境，并且一旦超表面结构固定后，其工作频带便很难发生改变，为了实现多功能器件和可调谐的工作频带，引入液态金属和固态等离子体是一个很好的选择。

液态金属汞具有流动性，我们可以将液态金属封装在玻璃腔内，在重力场的调控下，液态金属的位置和形状会发生改变，形成不同的谐振结构，从而使得超表面的功能发生改变。重力场调控不同于集总元件调控和温度调控等调控方式，它具有低耗、高时效性、机理简单等优点。

固态等离子体是采用通过外加激励例如电或光的形式在半导体本征层形成的，当外加激励并且固态等离子体内载流子浓度达到一定值时，其表现出与金属性质。当未激发成固态等离子体时，其表现类似半导体的介质特性，因此能在可调谐/可重构的微波器件大有用处。对于固态等离子体，可以通过对半导体制备的PIN管两端施加激励电压，可在I区产生固态等离子体。利用PIN单元构造基于固态等离子体的极化转换器,具有益于极化调控、超宽工作频域、可同时与外部控制的编程控制阵列实现一体化设计等优点。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于固态等离子体和重力场调控的超表面，利用重力场调控液态金属汞，使得该超表面可以实现线-圆极化转换器和吸波器两种功能。同时，本实用新型还可以通过调控固态等离子体区域的激励状态来达到展宽吸收带宽的目的。

本实用新型为解决上述问题采用以下技术方案：