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专利号: 2022115991406
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有独立控制工作模式的新型频率选择表面,用于实现多模式传输电磁波的水平极化TE波和垂直极化TM波,其特征在于,包括至少4个结构单元,至少12个二极管、至少12个电容、至少12个电阻、至少12个电感,至少4条金属导线;

所述每个结构单元包含第一金属层、第二金属层、第三金属层和两片介电基板;所述两片介电基板分别设置在第一金属层和第二金属层、第二金属层和第三金属层之间;所述第一金属层和第三金属层包含矩阵排列的金属片,相邻金属片之间有缝隙;

所述各结构单元同向周期性无缝连接成矩形结构,形成新型频率选择表面自上而下分别为第一导电层、介质板、第二导电层、介质板、第三导电层;在第一导电层和第三导电层中分别形成矩阵排列的金属块;

所述第一导电层中,横向金属块之间通过二极管连接,形成横向通路;纵向金属块之间通过电容连接,各横向通路两端分别依次串联一个电感和一个电阻连接第一导电层金属导线,由第一导电层金属导线外接直流电压,并给各横向通路中的二极管施加偏置电压;

所述第三导电层中,纵向金属块之间通过二极管连接,形成纵向通路;横向金属块之间通过电容连接,各纵向通路两端分别依次串联一个电感和一个电阻连接第三导电层金属导线,由第三导电层金属导线外接直流电压,并给各纵向通路中的二极管施加偏置电压;第一导电层结构和第三导电层结构呈正交姿态;

基于连通金属块使照射其表面的电磁波发生反射;而间断金属块传输照射其表面的电磁波,三层结构共同作用下,通过控制第一导电层中二极管的偏置状态,实现对电磁波水平极化TE波的传输或屏蔽,通过控制第三导电层中二极管的偏置状态,实现对电磁波垂直极化TM波的传输或屏蔽,新型频率选择表面表现出A、B、C、D四种不同工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种具有独立控制工作模式的新型频率选择表面,其特征在于,所述结构单元中:第一金属层包含4片金属片,4片金属片分别标贴于介电基板的4个角,各金属片的直角沿介电基板的直角重叠标贴;4片金属片分别关于介电基板横向中线、纵向中线对称;4片金属片之间形成十字形金属片间隙;

所述第二金属层包含一片十字形金属片,标贴于两片介电基板之间;

所述第三金属层和第一金属层结构相同,位置上第三金属层与第一金属层呈正交姿态;基于结构单元中第一金属层和第三金属层中金属片直角与介电基板4个直角的重叠标贴,相邻结构单元的金属片之间能无缝连接形成导电金属块。

3.根据权利要求1所述的一种具有独立控制工作模式的新型频率选择表面,其特征在于,所述A工作模式为:第一导电层和第三导电层分别所接金属导线都不通直流电源,二极管都不工作,第一导电层的横向金属块为断开金属块,第三导电层的纵向金属块为断开金属块;三层结构共同作用下,第一导电层传输水平极化TE波,第三导电层传输垂直极化TM波,新型频率选择表面表现为全极化滤波器。

4.根据权利要求1所述的一种具有独立控制工作模式的新型频率选择表面,其特征在于,所述B工作模式为:第一导电层和第三导电层分别所接金属导线同时都通入直流电源,二极管都工作,第一导电层的横向金属块为连通金属块,第三导电层的纵向金属块为连通金属块;三层结构共同作用下,第一导电层屏蔽水平极化TE波,第三导电层屏蔽垂直极化TM波,新型频率选择表面表现为双极化屏蔽器。

5.根据权利要求1所述的一种具有独立控制工作模式的新型频率选择表面,其特征在于,所述C工作模式为:第一导电层所接金属导线不通直流电流,二极管不工作,第一导电层的横向金属块为断开金属块;第三导电层所接金属导线通入直流电流,二极管工作,第三导电层的纵向金属块为连通金属块;三层结构共同作用下,第一导电层传输水平极化TE波,第三导电层屏蔽垂直极化TM波;新型频率选择表面表现为TE波独立传输,TM波被屏蔽。

6.根据权利要求1所述的一种具有独立控制工作模式的新型频率选择表面,其特征在于,所述D工作模式为:第一导电层所接金属导线通入直流电流,二极管工作,第一导电层的横向金属块为连通金属块;第三导电层所接金属导线不通直流电流,二极管不工作,第三导电层的纵向金属块为断开金属块;三层结构共同作用下,第一导电层屏蔽水平极化TE波,第三导电层传输垂直极化TM波;新型频率选择表面表现为TM波独立传输,TE波被屏蔽。