一种双功能反射超表面的设计方法及应用

摘要

本发明公开了一种双功能反射超表面的设计方法及应用，该方法包括以下步骤：根据功能需求计算所需满足的相位需求；设计所需的单元结构，在不同方向独立实现360°范围相位覆盖；根据相位需求选取特定的单元结构；采用电磁仿真软件对超表面特性进行分析优化，得到最终双功能超表面。本发明提出了双功能超表面的4步设计方法，并研制了双功能超表面，同时实现了聚焦和奇异偏折特性；对双功能超表面进行馈电，研制了双功能天线，实现了反射阵和波束指向调控的双重功能；双功能天线具有工作频带宽、旁瓣电平低、口径效率高、辐射方向图多样等优点。

主权项

一种双功能反射超表面的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据功能需求计算所需满足的相位需求，选取中心工作频率f₀＝13GHz，x方向实现聚焦效应，焦距为70mm，则其相位满足抛物线分布y方向实现奇异偏折效应，相位梯度分布满足ξ_y(y)＝0.5k₀，超表面由24×24个单元构成；步骤2、设计所需的单元结构，在不同方向独立实现360°范围相位覆盖；步骤3、根据相位需求选取特定的单元结构，分别排列在相应位置，超表面总尺寸为139.2mm×139.2mm，相当于6.03λ₀×6.03λ₀，λ₀为f₀时的自由空间波长，y方向由3个超单元组成，单元间满足‑45°相位梯度；步骤4、采用电磁仿真软件对超表面特性进行分析优化，得到最终双功能超表面。