[发明专利]一种基于U型超表面的多功能超宽带极化旋向调控器

说明书

本发明公开了一种基于U型超表面的多功能超宽带极化旋向调控器，包括依次设置的底层金属层和中间介质层，中间介质层的表面对称设置有两个U形结构片。本发明调控器可以在6.92‑14.98GHz的频带范围内可以同时调控线极化波和圆极化波。

技术领域

本发明属于超表面极化转化器技术领域，涉及一种基于U型超表面的多功能超宽带极化旋向调控器。

背景技术

极化是电磁波的基本特性之一，可分为线极化，圆极化，椭圆极化三种。其中圆极化可分为左旋圆极化和右旋圆极化。极化状态在天线等领域中有着重要的应用，随着应用场景的多样性，人们希望能自由改变极化状态。然而，传统的极化转化器具有厚度大，体积大，环境适应性差的问题，因此，人们一直在尝试设计出更优异的极化转化器。

近年来，超表面由于其轻薄、性能可设计的优异特性被用于极化调控器的设计，各种极化转化器相继被提出，主要包括三种类型：线极化转线极化，线极化转圆极化，圆极化转圆极化，器件的性能也在持续的优化进步中。然而，现有的器件仍然遗留着很多问题。

目前，大多数的器件都是单一功能的，要么具有线极化转化功能，要么具有圆极化转化功能，很少有研究将两者结合起来。2018年林宝琴等人对其进行研究，并在《physicalreview applied》上发表了一篇名为“Multiple-Band Linear-Polarization Conversionand Circular Polarization in Reflection ModeUsing a Symmetric AnisotropicMetasurface”的文章，公开了一款多功能的极化旋向转化器，该器件能够同时实现线极化以及圆极化的控制。但是该器件工作在多个频点上，连续带宽较窄，使用中会对工作频带有较大的限制。

对于器件工作带宽的扩充永无止境，目前研究中使用的方法主要有：(1)增加层数，这种方法能够显著增加器件的带宽。但是缺点也很明显，在增加带宽的同时，也会增加器件的厚度和体积；(2)利用C4结构的超表面来实现，这种方法制造的调控器通常具有较为复杂的结构。(3)在已经发现的结构上增加一些可调的结构，例如挖缝、加金属边框等，通过增加可调节的参数来进一步扩大带宽，但是这种方法需要考虑原有结构，调节的能力也有一定的限度。

总而言之，现有的极化波调控器具有功能单一、工作频带窄、器件复杂等缺点，少有器件能够同时解决这些问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于U型超表面的多功能超宽带极化旋向调控器，该调控器可以在6.92-14.98GHz的频带范围内可以同时调控线极化波和圆极化波。

本发明所采用的技术方案是，一种基于U型超表面的多功能超宽带极化旋向调控器，包括依次设置的底层金属层和中间介质层，中间介质层的表面对称设置有两个U形结构片。

本发明的特点还在于，

U形结构片的厚度hu范围为0.025-0.035mm。

底层金属层和中间介质层的边长P相同，P的范围为10.5-11.5mm。

两个U形结构片分别沿表层金属层的左上角和右下角的对角线位置设置。

两个U形结构片之间的距离d范围为0.2-3.2mm。

每个U形结构片的长度L的范围为5.2-6.2mm。

每个U形结构片的宽度W的范围为2.5-2.6mm。

每个U形结构片内部的凹槽宽度n的范围为1.5-1.7mm。

每个U形结构片内部的凹槽长度m范围为3-5.5mm。

中间介质层hm的厚度范围为3-3.05mm。