双频段透射反射型超表面及其在阵列天线的应用

摘要

提出一种能独立调控幅度和相位的透射反射型超表面，能够在两个频段分别对前向波束和后向波束进行独立控制。所提出的超表面单元由三层金属和两层介质组成，上层I型结构和下层C型环结构的取向角和开口角分别调控反射与透射的幅度与相位，且透射与反射的极化相同，透射模式工作在12.9～15.4 GHz，反射模式工作在18.6～26.4 GHz。中间槽隙层消除了I型结构与C型环结构的干扰，使其透射波束与反射波束可独立调控，可以在所工作的频段范围内独立实现其功能。在此基础上，设计了一块双频多焦点超透镜，可以在指定位置形成焦点，验证了单元幅度相位独立调控能力。最后，设计、制作和测量了17×17的透射反射阵列天线，通过喇叭天线进行馈电。测量结果表明，透射阵列功能的峰值增益为19.60 dBi (1 dB增益带宽为18.69%)，反射阵列功能的峰值增益为26.60 dBi (1 dB增益带宽为26.98%)。所提出的透射反射阵列天线为在宽带范围内实现双向通信提供了新的方案。

关键词

幅度相位独立调控 / 超表面 / 宽带 / 双频段 / 透射反射阵列天线