[发明专利]基于SCSMS实现具有大偏转角的高效率异常反射的方法

说明书

本发明公开了一种基于SCSMS实现具有大偏转角的高效率异常反射的方法，SCSMS包括表面天线、射频电路，所述表面天线用于接收空间入射电磁波并传送耦合至背接射频电路，所述射频电路用于实现特定相位的梯度变化，通过所述表面天线将导行波回波信号辐射回自由空间。本发明提供了利用超表面控制入射电磁波电特性的新构思，通过表面天线将空间电磁波转换为导行波，再通过射频电路对导行波波进行调控，再将调控后的导行波辐射回自由空间，从而实现对空间电磁波的调控。基于该方法通过合理设计可以使SCSMS实现70度大旋转角的高效率异常反射；本发明所设计的SCSMS可以方便地应用于其他频率范围，如太赫兹和光学区域。

技术领域

本发明属于反射型超构电磁表面技术领域，具体涉及一种基于SCSMS实现具有大偏转角的高效率异常反射的方法。

背景技术

超表面(Metasurface,MS)，是一种由具有亚波长尺寸和周期晶格的人工结构单元组成的平面阵列结构，其具有独一无二的电磁波操纵特性，包括对振幅、相位和偏振自由度的调控，加上其低剖面、重量轻、成本低等特点，受到学界持续关注，应用前景广阔。目前，基于超表面已经产生了许多典型应用和功能，如聚焦、异常反射(折射)、RCS缩减等。在不同类型的超表面中，由于相位梯度超表面(Phase Gradient Metasurface,PGM)在控制电磁波的传播方向、修改光波前、产生异常反射(折射)现象和其他电磁波分布等方面具有显著特性，从而得到了广泛的研究，是超表面中一类重要的基础性、代表性工作。

传统的超表面通过表面阻抗与电磁波直接相互作用调控其特性，由于超表面局部非周期性，会引起相邻单元间非必要的电磁耦合，对超表面最终的电磁波调控效果产生额外的影响，特别是在需要大相位梯度变化时，会降低传统PGM对波束调控的效率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于SCSMS实现具有大偏转角的高效率异常反射的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：第一方面，本发明提供一种基于SCSMS实现具有大偏转角的高效率异常反射的方法，包括：

利用表面天线接收入射波并辐射反射波；

将表面天线与射频电路连接；

根据待设计的反射表面的梯度相位分布确定射频电路参数；

利用射频电路对电磁波特性进行调控。

第二方面，本发明还提出了一种能够实现大偏转角的高效率异常反射的SCSMS，包括：表面天线、射频电路，所述表面天线用于将接收到的入射电磁波并耦合传输至背接射频电路，所述射频电路用于实现全反射和特定反射相位的梯度变化，通过所述表面天线将导行波反射回波辐射回自由空间。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)本发明提供了一种利用超表面实现具有大偏转角的高效率异常反射的新构思，本发明在电路中对入射电磁波进行作用，通过电路控制反射表面的相位。避免了不必要的耦合，提高了异常反射效率；

(2)本发明将射频电路的设计引入到反射超表面的设计中，增加了整体设计的自由度，在对空间电磁波控制的过程中融合了射频电路设计的优势；

(3)本发明结构简单，所提出的SCSMS可以方便地应用于其他频率范围，如太赫兹和光学区域。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为能够实现大偏转角的高效率异常反射的SCSMS示意图。

图2为能够实现大偏转角的高效率异常反射的SCSMS空间说明图。

图3为利用能够实现大偏转角的高效率异常反射的SCSMS单元结构示意图。

图4为SCSMS元件结构的天线效率仿真图。