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专利号: 2024113759786
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:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,所述频率选择表面包括:由上而下依次排列的第一、第二和第三介质层,相邻两个介质层之间由空气间隙层隔开;每个介质层都为边长相同的正方形结构,第一介质层的上、下表面分别设有第一金属层和第二金属层,第二介质层的上、下表面分别设有第三金属层和第四金属层,第三介质层的上、下表面分别设有第五金属层和第六金属层;

第一金属层包括四个大小相同的金属单元,每个金属单元由两个大小相同的等腰直角三角形重叠而成,两个等腰直角三角形的斜边在一条直线上;四个金属单元分别对应第一介质层的四条边,且各金属单元的两个等腰直角三角形的斜边与第一介质层对应的边重合;金属单元与第一介质层重叠的边的长度小于第一介质层的边长;四个金属单元围成的中间镂空部分为镂空正方形,镂空正方形的中心与第一介质层的中心重合,镂空正方形的对角线与第一介质层的中垂线相重合;相邻两个金属单元之间镂空,四个金属单元围成的结构为中心对称和轴对称图形;第一介质层其中相互垂直的两条边对应的两个金属单元通过第一PIN二极管连接,剩余的两条边通过第二PIN二极管连接,第一PIN二极管和第二PIN二极管的导通方向一致;

第一、第二、第五和第六金属层的结构相同,第二金属层的两个PIN二极管所在对角线与第一金属层的两个PIN二极管所在对角线相互正交;第六金属层的两个PIN二极管所在对角线与第五金属层的两个PIN二极管所在对角线相互正交,第五金属层的两个PIN二极管与第一金属层的两个PIN二极管的位置相同;

第三金属层包括四个大小相同的L型金属结构,L型金属结构由一条粗边和一条细边垂直而成,四个L型金属结构形成的结构为以第二介质层的中垂线为轴的轴对称图形,其中两个L型金属结构的细边与第二介质层上表面的边A重合,粗边通过第三PIN二极管连接;另外两个L型金属结构的细边与第二介质层上表面的边B重合,边A与边B平行;

第四金属层包括两个大小相同的长方形金属条,金属条的长度等于第二介质层的边长,两个金属条分别与第二介质层下表面的边C和边D重合,边C与边D平行,边C与边A垂直。

2.根据权利要求1所述的具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,所述第一、第二和第三介质层均采用型号为RO5880的罗杰斯板材。

3.根据权利要求1所述的具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,当第三金属层上的第三PIN二极管导通,第一金属层上的两个PIN二极管导通,第二金属层上的两个PIN二极管断开,第五金属层上的两个PIN二极管导通,第六金属层上的两个PIN二极管断开时,第二介质层的上下表面金属层等效为金属网格,与第一和第三介质层上下表面的金属层产生C‑L‑C谐振,形成二阶滤波通带,实现TE波传输,TM波屏蔽;

当第三金属层上的第三PIN二极管导通,第一金属层上的两个PIN二极管断开,第二金属层上的两个PIN二极管导通,第五金属层上的两个PIN二极管断开,第六金属层上的两个PIN二极管导通时,第二介质层的上下表面金属层等效为金属网格,与第一和第三介质层上下表面的金属层产生C‑L‑C谐振,形成二阶滤波通带,实现TM波传输,TE波屏蔽;

当第三金属层上的第三PIN二极管导通,第一金属层上的两个PIN二极管断开,第二金属层上的两个PIN二极管断开,第五金属层上的两个PIN二极管断开,第六金属层上的两个PIN二极管断开时,第二介质层的上下表面金属层等效为金属网格,与第一和第三介质层上下表面的金属层产生C‑L‑C谐振,形成二阶滤波通带,实现TE波传输,TM波传输。

4.根据权利要求1所述的具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,当第三金属层上的第三PIN二极管断开,第一金属层上的两个PIN二极管导通,第二金属层上的两个PIN二极管断开,第五金属层上的两个PIN二极管断开,第六金属层上的两个PIN二极管导通时,将第一介质层上下表面金属层视为第一整体,第三介质层上下表面金属层视为第二整体,第一整体和第二整体形成相互垂直的光栅结构,第二介质层上下表面金属层等效为极化转换结构,整个频率选择表面结构形成FP腔,实现TE线极化转TM线极化,TM波屏蔽;

当第三金属层上的第三PIN二极管断开,第一金属层上的两个PIN二极管断开,第二金属层上的两个PIN二极管导通,第五金属层上的两个PIN二极管导通,第六金属层上的两个PIN二极管断开时,将第一介质层上下表面金属层视为第一整体,第三介质层上下表面金属层视为第二整体,第一整体和第二整体形成相互垂直的光栅结构,第二介质层上下表面金属层等效为极化转换结构,整个频率选择表面结构形成FP腔,实现TM线极化转TE线极化,TE波屏蔽。

5.根据权利要求1所述的具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,当第三金属层上的第三PIN二极管断开,第一金属层上的两个PIN二极管导通,第二金属层上的两个PIN二极管断开,第五金属层上的两个PIN二极管断开,第六金属层上的两个PIN二极管断开时,将第四金属层等效为电感,第三金属层等效为电容,通过控制两个相互垂直方向的电容电感等效值,使入射的TE线极化波的两个垂直分量产生相位差,从而实现TE线极化转圆极化,TM波屏蔽;

当第三金属层上的第三PIN二极管断开,第一金属层上的两个PIN二极管断开,第二金属层上的两个PIN二极管导通,第五金属层上的两个PIN二极管断开,第六金属层上的两个PIN二极管断开时,将第四金属层等效为电感,第三金属层等效为电容,通过控制两个相互垂直方向的电容电感等效值,使入射的TM线极化波的两个垂直分量产生相位差,从而实现TM线极化转圆极化,TE波屏蔽。

6.根据权利要求1所述的具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,当第三金属层上的第三PIN二极管断开,第一金属层上的两个PIN二极管断开,第二金属层上的两个PIN二极管断开,第五金属层上的两个PIN二极管导通,第六金属层上的两个PIN二极管导通时,第三介质层上下表面的金属层结构等效为金属板,入射的极化波从第一介质层上下表面穿过,经过第二介质层上下表面的金属层后发生极化转换作用,经过第三介质层上下表面的金属层时,被金属板反射,实现反射极化转换。

7.根据权利要求1所述的具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,当第三金属层上的第三PIN二极管断开,第一金属层上的两个PIN二极管导通,第二金属层上的两个PIN二极管导通,第五金属层上的两个PIN二极管断开,第六金属层上的两个PIN二极管断开时,第一介质层上下表面的金属层结构等效为金属板,所有入射的极化波均被金属板反射,实现全屏蔽。

8.根据权利要求1所述的具有极化可重构特性的频率选择表面,其特征在于,所述第一介质层、第二介质层和第三介质层的边长均为10mm,厚度均为0.5mm;空气间隙层的厚度为

5mm,镂空正方形的边长为5mm,相邻两个金属单元之间的间距为1.5mm;L型金属结构粗边的宽度为1mm,细边的宽度为0.3mm,粗边的长度为3.7mm,细边的长度为4.5mm;与第二介质层上表面的边A重合的两个L型金属结构的粗边之间的间距为1mm;长方形金属条的宽度为

0.6mm。