基于剪纸方法的一种可重构线极化转换空间序构超表面*

王明照 王少杰 许河秀

(空军工程大学防空反导学院, 西安 710051)

随着智能技术的发展, 具有可调的电磁波极化转换器件对于实际应用来说至关重要.目前大多数基于PIN二极管、变容二极管来实现电可调, 这些方法操作简单、实时性强, 但仍存在平面序构调控自由度少、电路复杂、成本较高等问题.鉴于此, 本文提出了一种基于剪纸结构的可重构极化转换超表面, 通过调节折叠角度β改变磁偶极子之间的相互作用从而调谐极化转换工作频率, 这种机械调控方法带来了更多调控自由度,且成本低廉、便于调控.为验证本文剪纸方法的可行性, 基于非对称手性开口环谐振器设计了一款具有可重构空间序构的双频线极化转换超表面.实验结果表明, 当β = 10°, 线极化转换器工作于5和5.8 GHz, 当β变化到45°时线极化转换器工作频段调谐到5.8和7.2 GHz, 平均频率调控范围达18.5%.此外, 本文还分析了所提剪纸结构的泊松比和相对密度随β的变化规律, 泊松比随着β增大而增大, 且剪纸超表面的相对密度最小仅为未折叠情形下平面序构的1.5%.本文空间序构剪纸超表面为可重构线极化转换、多功能器件提供了新思路和新方法.

1 引 言

电磁超材料[1,2]是一种人工复合材料, 因其具有自然物质无法实现的奇异电磁特性而备受关注.超表面通常是指二维结构的电磁超材料, 它能够灵活的操纵电磁波[3-7], 实现各种功能, 如涡旋波束超表面[8]、聚焦超表面[9]、极化转换超表面[10-21]等.极化转换又分……