[实用新型]基于B形超表面的宽带反射型电磁波极化转换器

说明书

本实用新型涉及一种基于B形超表面的宽带反射型电磁波极化转换器，包括在同一平面内周期性排列的多个超表面结构单元，每个超表面结构单元由表层金属谐振结构、中间层介质基板和底层金属背板组成。所述表层金属谐振结构类似一个B形，即由两个结构参数相同的金属半圆环外加一根金属长条组成；所述两个金属半圆环并排排列在一起且圆环之间有重合的部分；整个表层金属谐振结构相对于竖直方向逆时针旋转45度。该极化转换器能使垂直入射的线极化电磁波通过反射产生交叉极化波，交叉极化反射率大于0.9的工作带宽可达到11GHz左右。在8.46~19.61GHz的频率范围内，该极化转换器极化转换率最低在92%左右，实现了高效地极化转换。

技术领域

本发明涉及微波通信技术领域，更具体地说，是涉及基于超表面的电磁波极化调控器件技术领域。

背景技术

超表面是一种人工设计的二维平面结构的超材料，其厚度是亚波长的，它不仅具有超材料所具备的负折射、隐身等功能，同时结构也比超材料更加简单和易于实现；许多研究表明，运用超表面可以实现对电磁波的有效调控，超表面的这一特性对于极化调控领域具有极大的研究价值；目前，超表面在天线和隐身技术等诸多领域中都有重要的应用。

极化状态是电磁波的重要属性之一，电磁波的极化特性在卫星通信、雷达抗干扰等许多应用领域中有重要的研究价值；所谓极化，是指在空间某点处电场强度矢量E的方向与大小随时间变化的特性。

传统的电磁波极化调控材料的厚度大于工作波长，特别是在低频的情况下，这些传统的极化调控器件的尺寸大、带宽窄等劣势限制了其在工程中的应用和集成，因此，亟需要构造一种具有结构简单、体积小等特性的极化调控器件；目前，许多研究表明，通过改变超表面的亚波长单元结构及其组合方式，能够完美地实现对电磁波的极化调控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种具有宽频带特性的、极化转换率高的基于B形超表面的反射型电磁波极化转换器，本发明的极化转换器克服了传统的极化调控器件的工作带宽窄、体积大等缺点，能够实现很高的极化转换率和超宽的工作频带的极化转换效果，除此之外，还具有结构简单、易加工、便于集成等优势。

本发明是这样实现的，一种基于B形超表面的宽带反射型电磁波极化转换器，包括在同一平面内周期性排列的多个超表面结构单元，每个超表面结构单元由表层金属谐振结构（1）、中间层介质基板（2）和底层金属背板（3）构成；所述表层金属谐振结构的形状类似一个B形，即由两个金属半圆环（1-1）和一根金属长条（1-2）构成；金属半圆环的环宽和金属长条的宽度相同；整个B形金属谐振结构相对于竖直方向逆时针旋转45度。

本发明的技术方案如下：一种基于B形超表面的宽带反射型电磁波极化转换器，包括在同一平面内周期性排列的多个超表面结构单元。

每个超表面结构单元包括表层的金属谐振结构、中间层的介质基板和底层的金属背板。所述表层金属谐振结构、中间层介质基板及底层金属背板的中心位于同一条垂直线上。

表层金属谐振结构的形状类似一个斜放着的大写字母B，即由两个金属半圆环和一根金属长条组成；两个金属半圆环上下结构紧靠在一起，且圆环之间有重合的部分，重合区域的宽度等于金属半圆环的环宽；金属长条与两个金属半圆环的直径重叠在一起。