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单层高效透射型相位梯度超表面的设计及实验验证

庄亚强 王光明 张晨新 张小宽 宗彬锋 马卫东 王亚伟

单层高效透射型相位梯度超表面的设计及实验验证

庄亚强, 王光明, 张晨新, 张小宽, 宗彬锋, 马卫东, 王亚伟
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  • 本文设计了一种单层高效透射型相位梯度超表面,并通过仿真和实验进行了验证. 在圆极化波入射条件下,超表面单元的交叉极化转化率大于90%的频带范围为14-15.8 GHz. 通过对单元的面内旋转可实现在保持高交叉极化透射幅度的前提下对交叉极化透射相位进行调控. 基于6个旋转步进为30的超表面单元周期排布设计了一维相位梯度超表面,该超表面对左/右旋圆极化波分别形成方向相反的相位梯度,因此线极化波经过超表面后将会分离成两束对称传播的圆极化波. 15 GHz处的近场电场分布和远场归一化透射能量方向图的仿真结果表明,奇异透射角仿真值为33.5,与理论设计值(33.75)符合得很好. 仿真并测试了透射功率密度谱,结果表明在14.9-15.3 GHz频带范围内垂直入射的线极化波被高效分离成两束圆极化波. 相比于以往的透射型极化调制超表面,该超表面具有工作效率高、厚度薄、重量轻等优点,在电磁波传播和极化操控领域具有重要的应用价值.
      通信作者: 王光明, wgming01@sina.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61372034)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-04
  • 修回日期:  2016-05-23
  • 刊出日期:  2016-08-05

单层高效透射型相位梯度超表面的设计及实验验证

  • 1. 空军工程大学防空反导学院, 西安 710051
  • 通信作者: 王光明, wgming01@sina.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61372034)资助的课题.

摘要: 本文设计了一种单层高效透射型相位梯度超表面,并通过仿真和实验进行了验证. 在圆极化波入射条件下,超表面单元的交叉极化转化率大于90%的频带范围为14-15.8 GHz. 通过对单元的面内旋转可实现在保持高交叉极化透射幅度的前提下对交叉极化透射相位进行调控. 基于6个旋转步进为30的超表面单元周期排布设计了一维相位梯度超表面,该超表面对左/右旋圆极化波分别形成方向相反的相位梯度,因此线极化波经过超表面后将会分离成两束对称传播的圆极化波. 15 GHz处的近场电场分布和远场归一化透射能量方向图的仿真结果表明,奇异透射角仿真值为33.5,与理论设计值(33.75)符合得很好. 仿真并测试了透射功率密度谱,结果表明在14.9-15.3 GHz频带范围内垂直入射的线极化波被高效分离成两束圆极化波. 相比于以往的透射型极化调制超表面,该超表面具有工作效率高、厚度薄、重量轻等优点,在电磁波传播和极化操控领域具有重要的应用价值.

English Abstract

参考文献 (19)

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