[实用新型]一种基于超构表面的任意波形产生器

说明书

基于超构表面的任意波形产生器，包括：表面单元为变形H形结构，变形H形结构指H的两竖成为两个圆弧形，变形H形的单元为具有上下两个缺口即开口的圆形；单元中变形H形结构中：变形H形结构的横与y轴夹角β从0°‑45°变化，单元开口大小：单元中央为角心，H形的横与开口处形成的角度α从87°变化到37°时；包含两个金属层和一个介质层，底层为全金属结构，上层表面单元为变形“H”贴片即变形H形结构，介质层采用介电常数为2.65且厚度为3mm的聚四氟乙烯玻璃布板。

技术领域

本实用新型属于微波技术领域，涉及基于超构表面的任意波形产生器。

背景技术

超构表面(Metasurface，MS)能够对电磁波的相位、幅度和极化等特性的进行灵活调控，同时它具有低损耗、易加工、低成本、结构简单等优点，已经成为超构材料领域研究的热点和前沿。超构表面实质上是一种二维形式的超材料，它主要是通过在介质表面上合理地布局一些亚波长结构的准周期单元，从而实现对电磁波的调控。近年来，超构表面已经被广泛的应用于设置奇异透/反射器、波束分离器、低RCS(radar cross section)表面以及SPP耦合器等。然而，上述超构表面仅实现了对电磁波相位的调制，忽略了其幅度的调制。对幅度和相位的独立调控，才能实现电磁波的完全调制，从而产生新的物理现象并诞生新的应用领域。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，设置能够独立调控电磁波的超构表面单元，并利用遗传算法对超表面幅度和相位分布，进而提供一种任意波形产生器的设置。

本实用新型的技术方案是，基于超构表面的任意波形产生器，包括：表面单元为变形H 形结构，变形H形结构指H的两竖成为两个圆弧形，变形H形的单元为具有上下两个缺口即开口的圆形；单元中变形H形结构中：变形H形结构的横与y轴夹角β从0°-45°变化，单元开口大小：单元中央为角心，H形的横与开口处形成的角度α从87°变化到37°；包含两个金属层和一个介质层，底层为全金属结构，上层表面单元为变形“H”贴片即变形H形结构，介质层采用介电常数为2.65且厚度为3mm的聚四氟乙烯玻璃布板。

基于超构表面的任意波形产生器，具有能够同时调控幅度和相位的超构表面单元表面单元中H形的横与y轴(相对竖直线)夹角β从0°-45°变化，单元开口大小即单元中央为角心、H形的横与开口处形成的角度α从87°变化到37°时，反射系数分量R_xy的幅度从0变化到1，相位覆盖0°到180°范围；β从-45°-0°变化，α依旧从87°变化到37°，反射系数分量R_xy的幅度从1变化到0，相位覆盖180°到360°范围，实现了幅度和相位的全覆盖。

基于超构表面的任意波形产生器是由上述表面单元排列成阵列构成。

本实用新型的一种基于超构表面的任意波形产生器的设置方法，所述方法包括：设置同时具有幅度和相位调控能力的超构表面单元，其中，幅度调控依靠调整单元旋转角度而相位调制则依靠改变单元尺寸；利用遗传算法优化超构表面相位及幅度分布，使其在远场形成目标方向图；利用Vivaldi天线照射超构表面，结合表面截获的幅度及相位分布，计算出产生目标远场方向图需要补偿的幅度及相位分布；依据上述步骤，最终设置出扇形波形产生器验证上述方法的有效性。

利用Vivaldi天线照射超构表面，结合表面截获的幅度及相位分布，计算出产生目标远场方向图需要补偿的幅度及相位分布；

依据上述步骤，最终设置出扇形波产生器。

所述的基于超构表面的任意波形产生器，具有能够同时调控幅度和相位的超构表面单元，包括：表面单元为变形H形结构，变形H形结构指H的两竖成为两个圆弧形，变形H形的单元为具有上下两个缺口即开口的圆形。