一种全空间电磁调控超表面及超表面单元

技术特征：
1.一种全空间电磁调控超表面，其特征在于，包括依次设置的第一电磁波耦合/解耦部分(1)、传输层(2)和第二电磁波耦合/解耦部分(3)；所述的第一电磁波耦合/解耦部分(1)表面具有用于对空间电磁波的耦合(11)与导行电磁波的解耦(12)并可以实现对反射或透射电磁波的极化调控的第一贴片；所述的传输层(2)通过传输线结构与第一电磁波耦合/解耦部分(1)和第二电磁波耦合/解耦部分(3)导通，传输层(2)具有用于将传输线结构中的导行电磁波利分为反射波(22)与透射波(21)并对幅度与相位进行调控的可调元件(23)；所述的第二电磁波耦合/解耦部分(3)具有用于实现空间电磁波的耦合(31)与导行电磁波的解耦(32)并反射或透射电磁波的极化调控的第二贴片；所述第一贴片、第二贴片与传输线结构射频连接。2.根据权利要求1所述的一种全空间电磁调控超表面，其特征在于，所述第一电磁波耦合/解耦部分(1)、传输层(2)和第二电磁波耦合/解耦部分(3)之间通过传输柱射频连接，传输柱与第一贴片、可调元件(23)、第二贴片连接；或者所述第一电磁波耦合/解耦部分(1)、传输层(2)和第二电磁波耦合/解耦部分(3)之间通过缝隙耦合方式射频连接。3.根据权利要求1所述的一种全空间电磁调控超表面，其特征在于，所述全空间电磁调控超表面由多个超表面单元规律排列构成。4.根据权利要求3所述的一种全空间电磁调控超表面，其特征在于，所述超表面单元包括依次叠层设置的顶层、中间层(103)和底层；所述顶层包括顶层介质(102)和设置在顶层介质(102)上表面的顶层金属贴片(101)；所述中间层(103)包括两层中间介质与所述传输线结构；两层中间介质(103)上下表面分别设置有第一中间贴片(105)、第二中间贴片(106)，传输线结构设置在两层中间介质之间；所述底层包括底层介质(107)和设置在底层介质(107)下表面的底层金属贴片(104)。5.根据权利要求4所述的一种全空间电磁调控超表面，其特征在于，所述传输线结构包括设置在中间介质(201)上的金属传输线(205)，金属传输线(205)两端设置有金属通孔(203)，所述可调元件(23)与金属传输线(205)并联，可调元件(23)通过接地短路柱(202)穿过两层中间介质分别与第一中间贴片(105)、第二中间贴片(106)连接；所述传输柱穿过金属传输线(205)上的金属通孔(203)与顶层金属贴片(101)、第一中间贴片(105)、第二中间贴片(106)和底层金属贴片(104)连接。6.根据权利要求4所述的一种全空间电磁调控超表面，其特征在于，所述中间介质、顶层介质(102)与底层介质(107)的介电常数均为3.48。7.根据权利要求4所述的一种全空间电磁调控超表面，其特征在于，所述可调元件(23)为变容二极管、pin二极管或射频开关。8.一种全空间电磁调控超表面单元，其特征在于，包括依次叠层设置的顶层、中间层(103)和底层；所述顶层包括顶层介质(102)和设置在顶层介质(102)上表面的顶层金属贴片(101)；所述中间层(103)包括两层中间介质与传输线结构；两层中间介质(103)上下表面分别设置有第一中间贴片(105)、第二中间贴片(106)，传输线结构设置在两层中间介质之间；
所述底层包括底层介质(107)和设置在底层介质(107)下表面的底层金属贴片(104)。9.根据权利要求8所述的一种全空间电磁调控超表面单元，其特征在于，所述传输线结构包括设置在中间介质(201)上的金属传输线(205)，金属传输线(205)两端设置有金属通孔(203)，所述可调元件(23)与金属传输线(205)并联，可调元件(23)通过接地短路柱(202)穿过两层中间介质分别与第一中间贴片(105)、第二中间贴片(106)连接；所述传输柱穿过金属传输线(205)上的金属通孔(203)与顶层金属贴片(101)、第一中间贴片(105)、第二中间贴片(106)和底层金属贴片(104)连接。10.根据权利要求8所述的一种全空间电磁调控超表面单元，其特征在于，所述可调元件(23)为变容二极管、pin二极管或射频开关。

技术总结
本发明公开一种全空间电磁调控超表面及超表面单元，超表面包括依次设置的第一电磁波耦合/解耦部分、传输层和第二电磁波耦合/解耦部分；所述的第一电磁波耦合/解耦部分表面具有第一贴片；所述的传输层通过传输线结构与第一电磁波耦合/解耦部分和第二电磁波耦合/解耦部分导通，传输层具有用于将传输线结构中的导行电磁波利分为反射波与透射波并对幅度与相位进行调控的可调元件；所述的第二电磁波耦合/解耦部分具有第二贴片。本发明的目的是为了克服传统形式的超表面存在的无法实现快速精准的电磁波调控问题，并提供一种调控透反电磁波的幅度相位与极化状态的方法。通过该方法可以实现特定极化状态电磁波幅度与相位的实时可调。时可调。时可调。


技术研发人员：施宏宇 李国强 王鲁一
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2022/6/4