一种双极化多态可调吸透一体超材料

本发明涉及可调电磁吸波透波一体化，尤其是涉及一种双极化多态可调吸透一体超材料。

背景技术：

1、微波技术和电子信息技术的发展飞速推动了多信号系统设备以及具备无线信息交互电子设备的普及，带来电磁污染、信号系统之间的电磁干涉方面的隐患。通常由两种技术手段来解决上述问题，第一种是通过电磁屏蔽技术，将易损坏的元器件等置于纯金属屏蔽罩中，阻断其他信号源对自身的影响，但是屏蔽罩所反射出去的信号在复杂信号系统中，又会产生不可预测影响；第二种是利用电磁吸收技术，将杂乱的电磁能量吸收，达到降低有害电磁辐射的目的。然而，上述两种方案不能够保证信号发射器在工作频段透波且在工作频段外吸波，不再能够解决当前复杂的电磁环境带来的问题，因此发展出了吸波透波一体超材料技术。

2、最初的吸波透波一体化超材料技术，通常只能在特定的透波和吸波频段，仅适用于一种保护一种信号发射器，不能够理想的解决当前多信号系统中，有限的空间内同时安装多个吸透一体结构带来的空间不够以及成本过高的问题，因此需要发展出一种多态可调的吸波透波一体超材料技术应对当前的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双极化多态可调吸透一体超材料，通过调控电源的输入状态，该吸透一体超材料可以实现在te和tm极化分别具有七种不同的透波、吸波、反射状态，可以解决无源吸透一体超材料技术中只能在特定的透波和吸波频段的问题，从而使其在降低电磁辐射、电磁兼容领域的具有极大的实用价值。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种双极化多态可调吸透一体超材料，包括第一可调电磁超表面，所述第一可调电磁超表面下方设有第一可调电磁超表面衬底，所述第一可调电磁超表面衬底下方设有支撑介质层，所述支撑介质层下方设有第二可调电磁超表面，所述第二可调电磁超表面与第三可调电磁超表面之间设有第二可调电磁超表面衬底。

3、优选的，所述第一可调电磁超表面、所述第二可调电磁超表面与所述第三可调电磁超表面均具有相同的结构以及加载相同的器件，且所述第一可调电磁超表面、所述第二可调电磁超表面与所述第三可调电磁超表面的结构单元均由若干导电回路构成，所述结构单元整体为轴对称图形。

4、优选的，每个所述导电回路包括三个长方形的导电环，其中两个所述导电环相互对称，且加载了12个相同的有源可调二极管。

5、优选的，所述器件加载在相互对称的两个所述导电环的六条边上，且相互对称的两个所述导电环的长边的中点处设有馈线，第三个所述导电环上不加载器件，所述第一可调电磁超表面、所述第二可调电磁超表面和所述第三可调电磁超表面上所加载的有源可调二极管分别为第一二极管、第二二极管和第三二极管。

6、优选的，所述第一可调电磁超表面与所述第三可调电磁超表面的馈电方向同向，所述第二可调电磁超表面与所述第一可调电磁超表面及所述第三可调电磁超表面的馈电方向夹角在20°-90°。

7、优选的，所述第一可调电磁超表面衬底与所述第二可调电磁超表面衬底的材质为pi膜、pen膜、fr4板、f4b板中的一种，相对介电常数在2.0-5.0，其厚度为0.1-0.4mm。

8、优选的，所述结构单元根据应用频段不同周期为10.0-50.0，两个相互对称的导电环的长为9.95-49.95mm，宽为2.0-20.0mm，线宽为0.4-2.0mm；第三个导电环的长为2.0-45.0mm，宽为2.0-49.95mm，线宽为0.4-2.0mm。

9、优选的，所述支撑介质层的相对介电常数为1.0-5.0，厚度为0.5-10.0mm。

10、优选的，所述导电环的材质为金、银、铜中的一种。

11、优选的，所述有源二极管通过pbc制板工艺加载。

12、因此，本发明采用上述一种双极化多态可调吸透一体超材料，具有以下

13、有益效果：

14、(1)本发明提供的双极化多态可调吸透一体超材料在te/tm极化下可实现多种不同的透波、吸波、反射状态，实现0-18ghz频段主要应用频段的多透波窗口可调透波。

15、(2)本发明提供的双极化多态可调吸透一体超材料在te极化下可在1-18ghz内实现反射系数最大30db起伏的变化；在tm极化下可在1-18ghz内实现反射系数最大40db起伏的变化。

16、(3)本发明提供的双极化多态可调吸透一体超材料在te/tm极化下可在1-18ghz内实现吸收率最大90％起伏的变化。

17、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：包括第一可调电磁超表面，所述第一可调电磁超表面下方设有第一可调电磁超表面衬底，所述第一可调电磁超表面衬底下方设有支撑介质层，所述支撑介质层下方设有第二可调电磁超表面，所述第二可调电磁超表面与第三可调电磁超表面之间设有第二可调电磁超表面衬底。

2.根据权利要求1所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述第一可调电磁超表面、所述第二可调电磁超表面与所述第三可调电磁超表面均具有相同的结构以及加载相同的器件，且所述第一可调电磁超表面、所述第二可调电磁超表面与所述第三可调电磁超表面的结构单元均由若干导电回路构成，所述结构单元整体为轴对称图形。

3.根据权利要求2所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：每个所述导电回路包括三个长方形的导电环，其中两个所述导电环相互对称，且加载了12个相同的有源可调二极管。

4.根据权利要求3所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述器件加载在相互对称的两个所述导电环的六条边上，且相互对称的两个所述导电环的长边的中点处设有馈线，第三个所述导电环上不加载器件，所述第一可调电磁超表面、所述第二可调电磁超表面和所述第三可调电磁超表面上所加载的有源可调二极管分别为第一二极管、第二二极管和第三二极管。

5.根据权利要求1所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述第一可调电磁超表面与所述第三可调电磁超表面的馈电方向同向，所述第二可调电磁超表面与所述第一可调电磁超表面及所述第三可调电磁超表面的馈电方向夹角在20°-90°。

6.根据权利要求1所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述第一可调电磁超表面衬底与所述第二可调电磁超表面衬底的材质为pi膜、pen膜、fr4板、f4b板中的一种，相对介电常数在2.0-5.0，其厚度为0.1-0.4mm。

7.根据权利要求3所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述结构单元根据应用频段不同周期为10.0-50.0，两个相互对称的导电环的长为9.95-49.95mm，宽为2.0-20.0mm，线宽为0.4-2.0mm；第三个导电环的长为2.0-45.0mm，宽为2.0-49.95mm，线宽为0.4-2.0mm。

8.根据权利要求1所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述支撑介质层的相对介电常数为1.0-5.0，厚度为0.5-10.0mm。

9.根据权利要求3所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述导电环的材质为金、银、铜中的一种。

10.根据权利要求4所述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，其特征在于：所述有源二极管通过pbc制板工艺加载。

技术总结
本发明公开了一种双极化多态可调吸透一体超材料，属于可调电磁吸波透波一体化技术领域，包括第一可调电磁超表面，所述第一可调电磁超表面下方设有第一可调电磁超表面衬底，所述第一可调电磁超表面衬底下方设有支撑介质层，所述支撑介质层下方设有第二可调电磁超表面，所述第二可调电磁超表面与第三可调电磁超表面之间设有第二可调电磁超表面衬底。本发明采用上述的一种双极化多态可调吸透一体超材料，通过调控电源的输入状态，该吸透一体超材料可以实现在TE和TM极化分别具有七种不同的透波、吸波、反射状态，可以解决无源吸透一体超材料技术中只能在特定的透波和吸波频段的问题，从而使其在降低电磁辐射、电磁兼容领域的具有极大的实用价值。

技术研发人员：麻晢乂培,姜超
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17