基于剪紙方法的一種可重構(gòu)線極化轉(zhuǎn)換空間序構(gòu)超表面*

王明照 王少杰 許河秀

(空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院, 西安 710051)

隨著智能技術(shù)的發(fā)展, 具有可調(diào)的電磁波極化轉(zhuǎn)換器件對于實際應(yīng)用來說至關(guān)重要.目前大多數(shù)基于PIN二極管、變?nèi)荻O管來實現(xiàn)電可調(diào), 這些方法操作簡單、實時性強, 但仍存在平面序構(gòu)調(diào)控自由度少、電路復(fù)雜、成本較高等問題.鑒于此, 本文提出了一種基于剪紙結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)極化轉(zhuǎn)換超表面, 通過調(diào)節(jié)折疊角度β改變磁偶極子之間的相互作用從而調(diào)諧極化轉(zhuǎn)換工作頻率, 這種機械調(diào)控方法帶來了更多調(diào)控自由度,且成本低廉、便于調(diào)控.為驗證本文剪紙方法的可行性, 基于非對稱手性開口環(huán)諧振器設(shè)計了一款具有可重構(gòu)空間序構(gòu)的雙頻線極化轉(zhuǎn)換超表面.實驗結(jié)果表明, 當β = 10°, 線極化轉(zhuǎn)換器工作于5和5.8 GHz, 當β變化到45°時線極化轉(zhuǎn)換器工作頻段調(diào)諧到5.8和7.2 GHz, 平均頻率調(diào)控范圍達18.5%.此外, 本文還分析了所提剪紙結(jié)構(gòu)的泊松比和相對密度隨β的變化規(guī)律, 泊松比隨著β增大而增大, 且剪紙超表面的相對密度最小僅為未折疊情形下平面序構(gòu)的1.5%.本文空間序構(gòu)剪紙超表面為可重構(gòu)線極化轉(zhuǎn)換、多功能器件提供了新思路和新方法.

1 引 言

電磁超材料[1,2]是一種人工復(fù)合材料, 因其具有自然物質(zhì)無法實現(xiàn)的奇異電磁特性而備受關(guān)注.超表面通常是指二維結(jié)構(gòu)的電磁超材料, 它能夠靈活的操縱電磁波[3-7], 實現(xiàn)各種功能, 如渦旋波束超表面[8]、聚焦超表面[9]、極化轉(zhuǎn)換超表面[10-21]等.極化轉(zhuǎn)換又分……