[发明专利]一种宽频电磁相位可调超表面结构

说明书

本申请公开了一种宽频电磁相位可调超表面结构，其金属结构层在所述介质层表面形成多个呈周期性排列的阵列单元，每个阵列单元包括封闭的方形边界线框以及设置在边界线框中心的电谐振子，该电谐振子包括设置在方形边界线框中心的十字架、位于十字架各自由端外侧的边线以及连接在十字架各自由端与其对应的边线之间的变容二极管；其中，所述边界线框的边长为31～39mm；所述电谐振子的边线长度为9～11mm，线宽为0.5～1mm，十字架的线宽为1～1.5mm，长度为10～12mm，变容二极管的电感小于等于0.4nH，起始电容值小于等于0.5pF。本申请采用对称结构实现极化无关电磁波相位波前可调性能，且最大可在4.8‑6.2GHz范围内，实现可调相位超过320度。

技术领域

本申请涉及电磁超构表面(超表面)技术领域，尤其是涉及一种宽频电磁相位可调超表面结构。

背景技术

随着电磁环境的复杂性增加，电磁超表面的针对性应用需求越来越大。受材料加工工艺及材料特性的影响，一般情况下，电磁超表面一旦加工完成即具有固定结构，其电磁特性表现也相对固定。

为了应对现实中电磁环境的多样性，出现了自适应电磁超表面，然而由于材料特性等原因，宽频相位可调材料电磁超表面难以实现。

发明内容

本申请公开了一种宽频电磁相位可调超表面结构，用于实现极化无关的宽频波段相位可调性能。

根据本申请的实施例，提供了一种宽频电磁相位可调超表面结构，包括至少三层结构，顶层为金属结构层，中间层为介质层，背面层为金属反射层；所述金属结构层在所述介质层表面形成多个呈周期性排列的阵列单元，每个阵列单元包括封闭的方形边界线框以及设置在边界线框中心的电谐振子，该电谐振子包括设置在方形边界线框中心的十字架、位于十字架各自由端外侧的边线以及连接在十字架各自由端与其对应的边线之间的变容二极管；其中，所述边界线框的边长为31～39mm；所述电谐振子的边线长度为9～11mm，线宽为0.5～1mm，十字架的线宽为1～1.5mm，长度为10～12mm，变容二极管的电感小于等于0.4nH，起始电容值小于等于0.5pF。

在其他的一些示例中，所述边界线框的边长为37mm；所述电谐振子的边线长度为11mm，线宽为0.5mm，十字架的线宽为1.5mm，长度为12mm，变容二极管的电感小于等于0.1nH，起始电容值小于等于0.3pF。

在其他的一些示例中，所述边界线框的线宽为1～5mm。

在其他的一些示例中，所述介质层厚度为0.254mm，介电常数为2.2，损耗角正切为0.009。

在其他的一些示例中，所述变容二极管为SMV2019或SMV2020。

在其他的一些示例中，所述边线与十字架自由端端口之间的距离为0.6mm。

在其他的一些示例中，所述金属结构层的厚度为0.017mm。

在其他的一些示例中，所述阵列单元在所述介质层上连续设置，该阵列单元在所述介质层布置的周期为31～39mm，优选为37mm。

在其他的一些示例中，每个阵列单元沿过该阵列单元中心的x轴、y轴对称。

在其他的一些示例中，该超表面结构的相位可调范围超过320度的电磁波频带范围为4.8-6.2GHz。

与现有技术相比，本申请能够产生如下的有益效果：

本申请采用对称结构实现极化无关电磁波相位波前可调性能，且最大可在4.8-6.2GHz范围内，实现可调相位超过320度。

申请通过可变电容二级管，采用0-20V偏置电压统一调控，简化了电路，增强了超表面结构的工程可实现性。