[发明专利]一种1-比特毫米波电控可编程超表面

权利要求书

1.一种1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于该超表面由多个亚波长单元组成二维阵列构成，纵向排列的亚波长单元顺序串联连接，横向排列的亚波长单元彼此分开，所述亚波长单元的结构主要包括变容二极管(1)、金属结构(2)、介质衬底(3)和金属背板(4)；其中，在介质衬底(3)的背面设置金属背板(4)，在介质衬底(3)的正面设置金属结构(2)，变容二极管(1)连接在金属结构(2)中。

2.根据权利要求1所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述金属结构(2)是一种开缝对称型导电块结构，即两片导电块(22)对称的位于开缝(21)的两侧，两片导电块(22)分别焊接上变容二极管的两端。

3.根据权利要求2所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述金属结构(2)所用材料为金，其工作频率为毫米波频段。

4.根据权利要求1所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述变容二极管(1)为GaAs变容二极管，结构为倒装芯片变容二极管。

5.根据权利要求1所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述介质衬底(3)为石英玻璃，其介电常数为3.8。

6.根据权利要求1所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述金属背板(4)所用材料为金，能有效抑制电磁波的透射，因此该1-比特毫米波电控可编程超表面为一种反射式的超表面。

7.根据权利要求4所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述变容二极管(1)的电容值通过在两片导电块(22)上施加不同反向电压进行调控，在设定的频率范围内，反向电压由0V增加至最大承受电压时，变容二极管的电容值逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述电控可编程超表面，当电磁波垂直入射且电场方向平行于变容管焊接方向时，所述亚波长单元在未加载和加载反向偏压时，反射性质有明显区别，即在设定频率范围内实现反射振幅相近、相位相差180°，从而获得“0”和“1”两种编码态且能实时切换。

9.根据权利要求8所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述电控可编程超表面，根据不同的功能需求方案，计算得到不同的编码排列，采用现场可编程门阵列FPGA对加载在变容二极管两端的偏置电压的分布进行编程控制，实现反射相位分布的可重构，进而实现对毫米波波束的灵活操控，达到波束异常偏折、波束扫描和多波束赋形。

10.根据权利要求1所述的1-比特毫米波电控可编程超表面，其特征在于所述超表面单元为亚波长结构，其周期尺寸p为工作波长的1/3～1/2，且通过改变开缝宽度d1，以及金属导电块的结构参数即金属导电条宽度d2、金属导电条中间部分的宽度d3、金属导电条中间部分的长度w，改变超表面的工作频率。