基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114678696A(43)申请公布日2022.06.28(21)申请号202210271311.6(22)申请日2022.03.18(71)申请人中国电子科技集团公司第二十研究所地址710068陕西省西安市雁塔区白沙路1号(72)发明人穆欣吕苗倪涛谢欢欢朱飞骅(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204专利代理师金凤(51)Int.Cl.H01Q15/00(2006.01)H01Q15/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板(57)摘要本发明提供了一种基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板，由多个周期性排列的极化扭转单元组成，每一个极化扭转单元包括金属贴片、介质基板和金属地板，金属贴片印制在介质基板的上表面，由一个或者多个内外半径不同但同心的圆环贴片组成，每一个圆环贴片带有两个裂口，裂口宽度和裂口边缘与Y轴夹角完全相同，同一个圆环贴片上的两个裂口沿圆心对称，金属地板印制在介质基板的下表面。本发明可以灵活地改变这两个极化扭转的频带，达到超宽带极化扭转特性，保留了超表面的低剖面特性，厚度H仅为0.025λ～0.1λ，对不同角度入射波仍然保持超宽带极化扭转特性，采用双面印制板工艺加工，结构简单、重量小、加工成本较低。CN114678696ACN114678696A权利要求书1/1页1.一种基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板，其特征在于：所述基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板，由多个周期性排列的极化扭转单元组成，每一个极化扭转单元包括金属贴片、介质基板和金属地板，金属贴片印制在介质基板的上表面，由一个或者多个内外半径不同但同心的圆环贴片组成，每一个圆环贴片带有两个裂口，裂口宽度和裂口边缘与Y轴夹角完全相同，同一个圆环贴片上的两个裂口沿圆心对称，金属地板印制在介质基板的下表面。2.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板，其特征在于：所述介质基板的介电常数εr为2.2～16，厚度H为0.025λ～0.1λ，其中λ为自由空间波长。3.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板，其特征在于：相邻两个极化扭转单元的间距G为0.051λ～0.215λ，组成金属贴片的同心圆环外半径为0.05λ～0.2λ，内半径为0.05λ～0.2λ，裂口宽度均为0.5mm～1.5mm。2CN114678696A说明书1/4页基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板技术领域[0001]本发明涉及电磁场微波领域，尤其是一种极化扭转反射板，更具体的是一种具有超宽工作频带、低剖面的极化扭转反射板。背景技术[0002]极化扭转是一种通过特殊周期性金属结构或者周期性金属与非金属组合结构来改变电磁场极化特性的技术，在天线和雷达隐身有很广泛的应用。在天线应用方面，极化扭转器可以减小卡赛格伦天线中的口面遮挡和馈源失配，提高天线辐射性能；在雷达隐身方面，极化扭转板可以降低目标的RCS值，提升目标雷达隐身性能。[0003]超表面是一种二维平面结构，由金属和非金属混合周期性排列组成。通常超表面的金属部分具有亚波长精细结构，非金属部分具有均匀结构。当电磁波照射超表面时，其周期性结构会影响电磁波的幅度和相位分布，当合理调节相关周期性结构可以对电磁波传输方向、极化、强度等参数进行调控。超表面的二维平面结构天然具有低剖面和宽带特性。利用超表面降低极化扭转反射板剖面，同时扩展其工作带宽具有相当大的潜力。[0004]传统的极化扭转器采用一组倾斜45°且周期排列的金属栅条组成，一般厚度为四分之一波长且工作频带较窄(相对带宽约5％‑15％)。近些年来，结合人工磁导体技术、基片集成波导技术等，一定程度上扩展了极化扭转器的工作带宽，降低了剖面高度，但是工作频带局限于20％‑40％，厚度不小于0.1λ(λ是自由空间波长)。利用二维超表面技术可以进一步展宽极化扭转器的工作带宽，并降低其剖面高度，扩展其应用范围。发明内容[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板，它能够在极低剖面条件下对反射波极化扭转，实现入射波和反射波极化正交，具有67.5％的相对工作带宽，厚度仅为0.025λ～0.1λ。[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0007]一种基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板，以裂口圆环超表面结构为基础，一方面利用该结构的阻抗不对称性，激励起正交极化的反射电场，实现极化扭转反射特性，另一方面通过改变裂口圆环的数量和相对位置关系，扩展极化扭转反射板的工作带宽。[0008]基于超表面的超宽带低剖面极化扭转反射板由多个周期性排列的极化扭转单元组成，每一个极化扭转单元包括金属