反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构的制作方法

本技术涉及一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，属于微波频段电磁波调控。

背景技术：

1、电磁波广泛应用于各个领域，其中极化是电磁波基本特性之一，它描述了电场矢量末端在空间中的运动轨迹，实时控制电磁波的极化状态具有重要意义，在新一代信息技术、医疗、新能源技术、先进制造等领域中都得到了广泛的应用。同时，改变极化特性的器件在无线电通信、天线设计、雷达技术和隐身技术等领域具有广泛前景。

2、人工电磁结构超表面为极化调控提供了一种新方法，从而灵活调控电磁波的极化状态。人工电磁结构超表面的极化转换超表面通过对单元结构尺寸参数、几何外形和排布方式等的设计来调节结构的等效介电常数和等效磁导率等物理参量，利用结构单元的电磁耦合效应达到对电磁波振幅和相位的有效调控，实现极化偏转、吸收、传输和散射等性能，进而可以设计满足需求的新型功能器件。同时，超表面极化器具有结构简单、极化转换效率高、损耗低等独特优势。

3、目前，电磁超表面已经取得显著进展，但鉴于当前工作环境的复杂程度，迫切需要具备多种功能性的超表面。传统的超表面仅能在特定频段或极化下实现单一的功能，无法在同一结构中同时实现交叉极化以及线到圆极化转换。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，本实用新型的技术方案是：

2、一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，该超表面结构为五层结构，该五层结构包括从上至下依次设置的顶部金属图案层、上介质层、空气层、下介质层和底部金属反射层；所述的顶部金属图案层包括外部金属谐振环和内部金属谐振环，在该外部金属谐振环的内部设置有两个内部金属谐振环，两个所述内部金属谐振环的夹角可调，通过改变两个内部金属谐振环之间的夹角实现不同的极化转换。

3、所述的外部金属谐振环和内部金属谐振环均呈弧形设置。

4、所述外部金属谐振环的外半径r＝1.4mm，宽w＝0.2mm，间隙l＝1.7mm。

5、所述的顶部金属图案层和底部金属反射层均通过铜片覆盖，该铜片的厚度为0.035mm，导电率为5.8×107s/m。

6、所述的上介质层和下介质层的结构相同，均为rf-4板，介电常数为4.3，损耗正切为0.02。

7、所述超表面结构的排列周期为p＝4mm。

8、所述底部金属反射层形状为正方形，边长尺寸与所述超表面结构的排列周期值相同。

9、所述超表面结构的尺寸为160mm×160mm×1.6mm。

10、所述顶部金属图案层以及底部金属反射层的厚度t1为0.035mm，所述上介质层的厚度t2为0.7mm，所述空气层的厚度t3＝0.6mm，所述下介质层的厚度t4为0.3mm。

11、本实用新型的优点是：将可调的极化转换和电磁辐射的功能结合到一个超表面上。极化转换超表面在不同旋转角度下实现了不同的的转换效果和带宽，当旋转角度为105°时，在15.3-28.2ghz范围内实现轴比低于3db的线-圆极化转换；旋转230°时，在13.9-30.6ghz范围内实现转换效率pcr大于0.9的交叉极化转换；得出在15.3-28.2ghz频段内实现了相同频率和模型下动态调控极化转换能力。通过理论公式进一步验证所设计的超表面的合理性，然后提出了一种基于不同的编码排列的极化转换超表面，用于波束控制和雷达截面降低的应用，实现了波束数量的控制，并将rcs的缩减至10db以上。

技术特征：

1.一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，该超表面结构为五层结构，该五层结构包括从上至下依次设置的顶部金属图案层、上介质层、空气层、下介质层和底部金属反射层；所述的顶部金属图案层包括外部金属谐振环和内部金属谐振环，在该外部金属谐振环的内部设置有两个内部金属谐振环，两个所述内部金属谐振环的夹角可调，通过改变两个内部金属谐振环之间的夹角实现不同的极化转换。

2.根据权利要求1所述的一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述的外部金属谐振环和内部金属谐振环均呈弧形设置。

3.根据权利要求1所述的一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述外部金属谐振环的外半径r＝1.4mm，宽w＝0.2mm，间隙l＝1.7mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述的顶部金属图案层和底部金属反射层均通过铜片覆盖，该铜片的厚度为0.035mm，导电率为5.8×107s/m。

5.根据权利要求4所述的一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述的上介质层和下介质层的结构相同，均为rf-4板，介电常数为4.3，损耗正切为0.02。

6.根据权利要求5所述的一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述超表面结构的排列周期为p＝4mm。

7.根据权利要求6所述的一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述底部金属反射层形状为正方形，边长尺寸与所述超表面结构的排列周期值相同。

8.根据权利要求1所述的反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述超表面结构的尺寸为160mm×160mm×1.6mm。

9.根据权利要求1所述的反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，其特征在于，所述顶部金属图案层以及底部金属反射层的厚度t1为0.035mm，所述上介质层的厚度t2为0.7mm，所述空气层的厚度t3＝0.6mm，所述下介质层的厚度t4为0.3mm。

技术总结本技术涉及一种反射型宽带线圆极化和线极化转换可调的超表面结构，该超表面结构为五层结构，该五层结构包括从上至下依次设置的顶部金属图案层、上介质层、空气层、下介质层和底部金属反射层；所述的顶部金属图案层包括外部金属谐振环和内部金属谐振环，在该外部金属谐振环的内部设置有两个内部金属谐振环，两个所述内部金属谐振环的夹角可调，通过改变两个内部金属谐振环之间的夹角实现不同的极化转换。本技术的优点是：将可调的极化转换和电磁辐射的功能结合到一个超表面上，在不同旋转角度下实现了不同的的转换效果和带宽。技术研发人员：张利剑,高创受保护的技术使用者：西安斯诺世沃德智能科技有限公司技术研发日：20240114技术公布日：2024/9/19