[发明专利]基于各向异性超表面的双极化多功能器件及设计方法

摘要

本发明属于双极化多功能器件技术领域，具体涉及基于各向异性超表面的双极化多功能器件及设计方法。本发明的双极化多功能器件由馈源和各向异性超表面组成，馈源与各向异性超表面的距离为F，馈源对各向异性超表面的投影位于各向异性超表面的中心；各向异性超表面由N*N个单元尺寸参数各不相同的各向异性超表面单元组成；所述各向异性超表面单元均由上、下两层完全相同的复合金属结构、高度均为h的两层介质板以及底部金属背板组成；其中，复合金属结构均由十字环嵌套十字架贴片构成。本发明率先基于各向异性超表面将四波束相位梯度与抛物面梯度以及四波束相位梯度与线性梯度进行合成，实现了多功能和复杂电磁波调控。

主权项

一种基于各向异性超表面的双极化多功能器件，其特征在于，由馈源和各向异性超表面组成，其中馈源与各向异性超表面的距离为F，即超表面焦距，馈源对各向异性超表面的投影位于各向异性超表面的中心；各向异性超表面由N*N个单元尺寸参数各不相同的各向异性超表面单元组成；所述各向异性超表面单元均由上、下两层完全相同的复合金属结构、高度均为h的两层介质板以及底部金属背板组成；其中，复合金属结构均由十字环嵌套十字架贴片构成；所述各向异性超表面由不同结构参数的各向异性超表面单元根据特定相位梯度分布排列组成，特定相位梯度由预定实现的功能决定并通过改变单元的结构参数实现；所述双极化多功能器件为单波束‑四波束双极化高定向天线或波束偏折‑四波束双极化高定向天线，两种天线均由喇叭馈源和各向异性超表面组成且中心工作频率均为f₀＝10GHz，其中：单波束‑四波束双极化高定向天线的超表面包含N*N＝27*27个各向异性超表面单元，口径尺寸为D＝27*8.3＝224.1mm，馈源位置F＝224.1*0.56＝125.5mm，四波束的空间指向为以及波束偏折‑四波束双极化高定向天线的超表面包含N*N＝31*31个各向异性超表面单元，口径尺寸为D＝257.3*257.3mm²，馈源位置为F＝257.3*0.6＝154.4mm，四波束空间指向为以及喇叭馈源由长为a＝22.86mm，宽为b＝10.16mm的标准波导BJ‑100和口径为A*B＝44*24mm²的喇叭开口构成，整体高度为L＝30mm；所述双极化多功能器件通过对喇叭旋转90°获得天线的正交极化特性。