[发明专利]一种基于超表面的宽带双频功能可切换极化转换器

说明书

本申请涉及一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元和极化转换器，单元包括正方形的介质层以及设在介质层上的超表面层；超表面层包括两个第一贴片以及两个第二贴片；第一贴片为等腰直角三角形的结构，两个第一贴片关于介质层的两条对角线对称设置；两个第一贴片通过两个二极管相连，两个二极管关于介质层的两条对角线对称设置；第一贴片的斜边中点处垂直设有矩形槽；第二贴片包括第一子片与第二子片；第一子片的一端与第二子片的中央垂直相连以构成T字形结构，另一端与对应第一贴片的直角边相连；第二子片与介质层的边等长且平行，第二子片与介质层的边缘具有间隙。本申请能够拓展工作带宽，实现宽带和双频功能的切换。

技术领域

本申请涉及极化转换器技术领域，特别是涉及一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元和极化转换器。

背景技术

极化特性在电磁波的发射、传播和接收等处理过程中是一项尤为重要的特征参数。电磁波的极化即在空间中任意给定点处，电磁波的合成波电场强度矢量的大小及方向随时间变化的现象，并用电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹来形象的描述。极化转换器在众多工程领域有着广泛的应用，例如天线、卫星导航、通信、雷达探测等，如何有效地对电磁波的极化方式和状态进行调控处于十分突出的位置。

传统的控制电磁波极化状态的方式是通过天然旋光晶体、液晶和法拉第磁致旋光晶体实现的。自然界中的石英晶体是天然旋光晶体中的一种，当偏振光经过石英晶体时，出射光的偏振面会发生一定的偏转，其偏转角度的大小与晶体的属性、厚度、环境的温度和入射光的频率有关。

但是，以上这些器件主要依赖于电磁波在传播途径上的相位累计，因而往往体积较大且笨重，同时，这些器件的加工方式比较复杂，而且工作频段较窄，功能单一，仅能实现宽带极化或者双频极化转换，不利于实际系统集成，应用场景受限。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元和极化转换器，能够拓展工作带宽，实现宽带和双频功能的切换，且体积较小，结构简单，加工方便，工作频段宽。

一种基于超表面的宽带双频功能可切换单元，包括：正方形的介质层以及设在所述介质层上的超表面层；

所述超表面层包括：两个第一贴片以及与所述第一贴片一一对应的两个第二贴片；

所述第一贴片为等腰直角三角形的结构，且两个所述第一贴片关于所述介质层的两条对角线均对称设置；两个所述第一贴片通过两个二极管相连，且两个所述二极管关于所述介质层的两条对角线均对称设置；所述第一贴片上设有矩形槽，所述矩形槽垂直设在所述第一贴片的斜边中点处；

所述第二贴片包括第一子片与第二子片；所述第一子片的一端与所述第二子片的中央垂直相连以构成T字形结构，所述第一子片的另一端与对应所述第一贴片的直角边相连；所述第二子片与所述介质层的边等长且平行，所述第二子片与所述介质层的边缘具有间隙。

在一个实施例中，所述二极管具有导通状态和关断状态；

当两个所述二极管均处于导通状态时，基于超表面的宽带双频功能可切换单元在第一频带范围内呈现双频极化转换特性；

当两个所述二极管均处于关断状态时，基于超表面的宽带双频功能可切换单元在第二频带范围内呈现宽带极化转换特性。

在一个实施例中，还包括：电感；

所述电感与所述第一子片一一对应，且设在对应所述第一子片上。

在一个实施例中，所述电感设在对应所述第一子片的中央位置。

在一个实施例中，所述介质层包括从上至下依次相叠的第一介质层、第二介质层以及第三介质层；

所述第一介质层、所述第二介质层与所述第三介质层的四个对应边分别重合；

所述超表面层设在所述第一介质层的顶部。