基于超表面的可偏折非衍射波束及无损检测

邹颖，杨晓庆，王婷

(四川大学电子信息学院，成都 610065)

0 引言

近些年来，任意倾斜角度的非衍射光束已经产生[7-9]。Cheng等人设计出了一种反射超表面阵列，可以实现非衍射光束的倾斜角随着工作频率的改变而变化[7]。但是该结构存在一定的限制即其所实现的偏转角度较小，最大也只有12°；同时射频馈源与目标在结构的同一侧，这将限制非衍射光束的偏转方向。为了解决这一问题，许多团队尝试设计了透射型结构来实现非衍射光束[8-9]。Wu等人设计了一种弯曲的漏波天线结构来实现偏转的非衍射光束[8]。但是该方法需要制造实现非平面的弯曲结构，则需要比较复杂的制造工艺和精度。所以为了避免非平面处理，在文献[9]中设计了一种具有透射超表面单元的天线阵列。该文章所提出的阵列是通过拼接不同尺寸的天线单元形成的，并且这些单元是通过两层介质衬底和三个相同的正六边形金属贴片交替重叠和粘合构成。因此该单元需要多层结构；此外，在相对较大倾斜角度下，非衍射波束周围也会存在较高的旁瓣。

基于以上背景，本文提出了一种透射型相移超表面阵列(PSM)并应用于金属和非金属材料的微波无损检测。该结构可以在带宽为9.5-10.5GHz的频率下产生可设定的固定倾斜角非衍射光束。该结构由PSM阵列和标准喇叭组成。其设计过程为：首先根据几何光学理论得到PSM上的理论相位分布，并将旋转过不同角度的PSM单元放置在在不同位置排列成PSM阵列用于满足所需的相位分布，以实现目标的倾斜的非衍射波束。……