[发明专利]一种基于透射超表面的相位调制玻璃及方法

说明书

本发明公开一种基于透射超表面的相位调制玻璃及方法，所述玻璃包括：N*M个人工原子；每个人工原子包括：“工”字形金属图案层和玻璃层；“工”字形金属图案层包括：第一“工”字形金属图案层和第二“工”字形金属图案层，玻璃层包括：第一玻璃层和第二玻璃层；第一“工”字形金属图案层、第一玻璃层、第二“工”字形金属图案层和第二玻璃层从上到下依次设置；人工原子用于对入射电磁波的相位进行调制，以得到预期的相位分布。通过将第一“工”字形金属图案层、第一玻璃层、第二“工”字形金属图案层和第二玻璃层依次设置形成人工原子，对入射电磁波进行相位调制，以得到预期的相位分布，实现毫米波信号室内空间渗透增强和波束赋形。

技术领域

本发明涉及透射型材料技术领域，特别涉及一种基于透射超表面的相位调制玻璃及方法。

背景技术

伴随5G业务种类多样化和行业边界不断扩展，用户对无线网络的需求呈现从室外转向室内集中的趋势，业界预测5G时代室内消费端移动通信业务的比例将增大至85％以上。为满足更高的数据传输速率和信道容量需求，毫米波作为下一代无线通信技术的关键技术得到了广泛研究，甚至在国际上也实现了一定范围内的商用。但是相较低频段信号，毫米波信号存在传输路径损耗较大、穿透和绕射能力差、易受到环境遮挡影响等问题，尤其是针对室内、车内等5G业务需求集中高发区域，毫米波仅能够提供浅表性覆盖，无法满足用户的网络需求。

针对于上述技术问题，现有的解决技术方案有：

1、有少数研究者利用对金属图案剖分栅格方式，结合玻璃基材实现较高透光率的透射表面，且通过FZP(FZP：Fresnel-zone-plate，中文名为：菲涅耳波带板)原理实现聚焦功能的阵列，并应用到玻璃上。但是，其透光率有限且对透射波的操控灵活性较低。

2、部分研究者在微波频段设计了一些透射型超表面，并实现波束聚焦、扫描等功能，但并未考虑可见光透光性设计和在玻璃上的应用。

3、也有部分研究者针对低辐射玻璃设计了除膜并增加孔径、缝隙等技术，增加电磁信号透过率。

4、还有部分研究者利用光学透明度较高的薄膜和透明介质如玻璃等为材料核心设计开发出一些光透明的毫米波天线，但是该方法需要额外给天线提供相应馈源，对现有玻璃改造难度大且成本较高。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于透射超表面的相位调制玻璃及方法，旨在解决现有技术中毫米波信号在传播过程中易损耗，以及无法实现室内深度覆盖的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于透射超表面的相位调制玻璃，所述基于透射超表面的相位调制玻璃包括：N*M个人工原子；

每个所述人工原子包括：“工”字形金属图案层和玻璃层；所述“工”字形金属图案层包括：第一“工”字形金属图案层和第二“工”字形金属图案层，所述玻璃层包括：第一玻璃层和第二玻璃层；所述第一“工”字形金属图案层、所述第一玻璃层、所述第二“工”字形金属图案层和所述第二玻璃层从上到下依次设置；

所述人工原子用于对入射电磁波的相位进行调制，以得到预期的相位分布。

所述基于透射超表面的相位调制玻璃中，所述基于透射超表面的相位调制玻璃为N*M个所述人工原子按照预定方式进行旋转拓扑形成的玻璃阵列。

所述基于透射超表面的相位调制玻璃中，所述人工原子的形状为正方形，所述人工原子的长宽均为P，所述“工”字形金属图案层为镂空“工”字形金属细线图案，“工”字型闭合区域为金属区，中间区域为镂空区，金属占空比为6.1％。

所述基于透射超表面的相位调制玻璃中，所述第一“工”字形金属图案层与所述第二“工”字形金属图案层的形状和尺寸相同，所述第一玻璃层与第二玻璃层的形状和尺寸相同。