[发明专利]一种机械可重构编码基本单元及超表面

说明书

本发明提供了一种机械可重构编码基本单元及超表面，属于电磁材料领域。本发明提供了一种机械可重构编码基本单元，用于构成超表面，包括从上而下依次设置的：金属贴片、介质薄膜以及金属接地板，其中，介质薄膜与金属接地板之间形成具有一定厚度的空气介质层。本发明提供的超表面包括N×N个上述的机械可重构编码基本单元，采用N×N的方形矩阵排列；以及驱动机构，用于调节所有机械可重构编码基本单元的介质薄膜与金属接底板之间的距离，从而调节空气介质层厚度。因为本发明利用四个步进电机对空气介质层的厚度进行调节，从而调控超表面上的相位方向图，所以本发明的超表面能够通过特定的编码序列实现不同的辐射模式。

技术领域

本发明具体涉及一种机械可重构编码基本单元及超表面，属于电磁材料领域。

背景技术

超材料是由人造结构制成的复合材料，其可以表现出天然材料不具备的特殊电磁特性。

超表面是一种二维超材料，其可以在薄膜界面上设计不连续性的相位，因此，其具有独特的功能性，例如反常反射，完美透镜和隐身。

可调性是超表面的设计目标，为了进一步扩展超表面的功能性，已经提出了各种可重构的设计，可以基本上分类为电路可调，材料可调和几何可调。

电路可调采用PIN二极管和变容二极管以实现可重构超表面，其电磁特性由偏置电压控制。此外，还可以使用液晶技术来调控超表面的基板。

几何重构的一种方法是机械调控，其使系统简单化且具有广泛的可调性。例如，通过改变元件结构的相对方向，可以调控共振。基于该概念，已经提出了几种具有可调共振的机械旋转超表面。

然而，上述现有技术中编码超表面的可调方法复杂且也难以实现编程功能。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种机械可重构编码基本单元及超表面。

本发明提供了一种机械可重构编码基本单元，用于构成超表面，具有这样的特征，包括从上而下依次设置的：金属贴片、介质薄膜以及金属接地板，其中，介质薄膜与金属接地板之间形成具有一定厚度的空气介质层，金属贴片设置于介质薄膜的中心位置。金属贴片、介质薄膜以及金属接地板均为正方形，介质薄膜以及金属接地板的形状及尺寸完全相同且相互完全重叠，机械可重构编码基本单元的周期长度由金属接地板的边长构成。

在本发明提供的机械可重构编码基本单元中，还可以具有这样的特征，机械可重构编码基本单元的周期长度为9mm-11mm。

在本发明提供的机械可重构编码基本单元中，还可以具有这样的特征，其中，空气介质层的厚度为0.2mm-3.1mm。

在本发明提供的机械可重构编码基本单元中，还可以具有这样的特征，金属贴片的边长为3mm-9mm。

在本发明提供的机械可重构编码基本单元中，还可以具有这样的特征，介质薄膜的厚度为0.009mm-0.011mm，介电常数为2.7-3.3，损耗角正切为0.007-0.013。

本发明还提供了一种超表面，由上述的机械可重构编码基本单元组成，具有这样的特征，包括：N×N个由权利要求1-5的机械可重构编码基本单元，采用N×N的方形矩阵排列；以及驱动机构，用于调节所有机械可重构编码基本单元的介质薄膜与金属接底板之间的距离，从而调节空气介质层厚度，其中，N为非零正整数。