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专利号: 2021106777517
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2026-07-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,包括若干个周期排列子阵列,所述子阵列中的超表面单元从上往下依次为:金属谐振环、柔性介质、金属背板;金属谐振环制备在柔性介质基底上;所述柔性介质与底部金属背板之间包括空气间隙层;

在入射电磁波作用下激励起电磁谐振并在单元结构中金属谐振环与金属背板上产生感应电流,所述感应电流使得金属谐振环与金属背板之间产生相互排斥的安培力,该安培力使金属谐振环与金属背板相互远离,最终使得柔性介质基底发生形变。

2.根据权利要求1所述的一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,通过改变空气间隙层厚度,改变超表面单元的谐振频率,从而改变反射电磁波的突变相位。

3.根据权利要求1所述的一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,还包括悬梁臂,所述柔性介质基底通过悬梁臂固定于底部金属背板上,使得柔性介质与底部金属背板之间形成空气间隙层。

4.根据权利要求1所述的一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,所述金属谐振环与金属背板之间的安培力计算公式为:其中,F1表示金属谐振环与金属背板之间的安培力,B为金属谐振环一段长为L1电流大小为I的载流直导线在金属背板上某点产生的磁场,表示金属谐振环上产生的感应电动势,R表示金属谐振环等效电阻,L表示金属谐振环等效电感,C表示金属谐振环等效电容,μ0为真空下的磁导率,r表示电流元Idl到金属背板上某点的距离,θ为电流元Idl所在处到金属背板上某点的位置矢量和电流元Idl之间的夹角,l表示金属谐振环的边长。

5.根据权利要求1所述的一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,柔性介质与金属谐振环构成振动结构,所述振动结构受到的弹力的计算公式为:F2=keff×x

其中,F2表示振动结构受到的弹力,meff表示振动结构的有效质量,Ωeff表示振动结构振动时的有效机械谐振频率,keff表示振动结构的等效弹性系数,x表示振动结构的位移。

6.根据权利要求1所述的一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,所述金属谐振环为ELC谐振环。

7.根据权利要求1所述的一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,所述子阵列包括M个按列排布的超表面单元,这M个超表面单元的相位延迟成连续梯度变化,它们排列构成超表面单元子阵列。

8.根据权利要求1所述的一种光机结构式反射型波束可控微波超表面,其特征在于,当入射电磁波垂直入射时,所述阵列中超表面单元个数、超表面相位梯度的计算式为:其中,θr是反射角,θi是入射角,dΦ/dx表示超表面单元子阵列相位梯度,k0表示自由空间波数,λ0表示自由空间波长,n为超表面单元子阵列中单元个数,p为超表面单元沿相位梯度方向的周期,L为相位梯度超表面长度,ξ表示超表面的单元子阵列的相位梯度。