一种3D极化选择结构的制作方法

本发明属于微波超材料领域，涉及一种3d极化选择结构。

背景技术：

吉赫兹波段(ghz)广泛应用于雷达领域，而具有极化选择特性的频率选择结构对提高天线抗干扰性能和探测能力具有重要意义。

一般来说，现有极化选择结构都是采用在两个极化面上放置不同结构，如i形结构等非极化对称的结构来实现，一个极化的电磁波在超材料结构上不产生任何电磁响应的无损传输，而另一个极化的电磁波在结构上激励起感应电流，进而产生反射或者被束缚在结构表面等方式去进行极化选择。图1为一个常规2d极化选择结构的传输曲线，其在透射极化下具有接近无耗传输的特性(线条1)，而在反射极化下能量大部分无法传输(线条2)，在0ghz～10ghz只有不到10％的能量可以传输，而在10ghz～30ghz则有10％～45％的能量可以被传输。

基于此，亟需一种3d极化选择结构，以提高透射极化和反射极化的效率。

技术实现要素：

本发明提供一种3d极化选择结构，以提高透射极化和反射极化的效率，其包括：

至少两个金属结构，所述至少两个金属机构的表面互相平行，且每两个金属结构之间有空隙。

优选的，在上述的3d极化选择结构，所述至少两个金属结构的表面平行于电磁波的传输方向。

优选的，在上述的3d极化选择结构，所述至少两个金属结构水平截面的尺寸相同。

优选的，在上述的3d极化选择结构，所述至少两个金属结构中的任意一个的形状为板状。

优选的，在上述的3d极化选择结构，对于所述至少两个金属结构中的任意一个金属结构为长方体。

优选的，在上述的3d极化选择结构，所述金属结构的长与宽的比例为2：1。

优选的，在上述的3d极化选择结构，所述金属结构的长与高的比例为100：1。

本发明提供了一种3d极化选择结构，用平行波导实现无耗传输特性工作原理，结合超材料极化响应的原理，通过平行于电磁波传播方向的金属结构实现了极化的选择。当入射电磁波极化为te极化时，结构实现无损传输，约99％的能量透射；而当入射电磁波极化为tm极化时，结构实现全反射特性，约100％的能量被反射，从而提高投射极化和反射极化的效率。

附图说明

图1为现有技术中一个常规2d极化选择结构的传输曲线；

图2为本发明说明书中第一实施例中3d极化选择结构的正视图；

图3为本发明说明书中第一实施例中3d极化选择结构的侧视图；

图4为本发明说明书中第一实施例中3d极化选择结构的俯视图；

图5为本发明说明书中第二实施例中3d极化选择结构的正视图；

图6为本发明说明书中第三实施例中3d极化选择结构的正视图；

图7为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的传输(透射极化)仿真图；

图8为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的反射(透射极化)仿真图；

图9为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的传输(屏蔽极化)仿真图；

图10为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的反射(屏蔽极化)仿真图；

图11为本说明书实施例中3d极化选择结构的te极化在0°入射角下的反射(虚线)和透射(实线)的仿真示意图；

图12为本说明书实施例中3d极化选择结构的te极化在60°入射角下的反射(虚线)和透射(实线)的仿真示意图；

图13为本说明书实施例中3d极化选择结构在tm极化(虚线)和te极化(实线)的透射曲线的仿真示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种3d极化选择结构，包括：至少两个金属结构，所述至少两个金属机构的表面互相平行，且每两个金属结构之间有空隙。

需要说明的是，所述金属结构，可以是整体的金属材质，也可以是相互平行的相对面为金属，例如为相互平行的相对面敷了金属的pcb板。这里的金属优选为铜，但不以此为限。

所述至少两个金属结构水平截面的尺寸相同，所述至少两个金属结构之间能够完全覆盖，也就是说，所述至少两个金属结构是重叠分布的，且每两个相邻的金属结构之间均有空隙。在本发明说明书的实施例中，每两个相邻的金属结构之间有空隙，从而使得所述3d极化选择结构中会形成至少一个空隙，当形成的空隙为多个时，这多个空隙的宽度可以是相同的，也可以根据实际需要而设置为不同的，从而实现多个电磁波的极化选择。所述至少两个金属结构中的任意一个的形状为板状，优选为较薄的长方体。

进一步的，所述至少两个金属结构的表面平行于电磁波的传输方向。

实施例一：

在本实施例中，以两个金属结构为例，如图2所示，图2为本实施例中3d极化选择结构的正视图(图中单位为mm)，图3为本发明说明书中一实施例中3d极化选择结构的侧视图(图中单位为mm)，图4为本发明说明书中一实施例中3d极化选择结构的俯视图(图中单位为mm)。

结合图2、图3以及图4可知，两个金属结构均为长方体，当然，在本发明的其他实施例中，所述金属结构并不以此为限，也可以是其他形状，在此并不赘述。

在本实施例中，所述金属结构的长与宽的比例为2：1，长与高的比例为100：1，具体的，所述金属结构的长为10mm，其宽为5mm，其高为0.1mm。当然，在本发明的其他实施例中，所述金属结构还可以是其他尺寸，并不以此为限。

接上例，如图5所示，所述金属结构的长与两个金属结构之间形成的空隙的比例为5：1，即所述两个金属结构之间的空隙为2mm。

实施例二：

图5为本发明第二实施例中3d极化选择结构的正视图，从图5可以看出，有3个金属结构，所述3个金属结构互相平行，且均与电磁波的传输方向相同，3个金属结构之间形成了两个空隙，这两个空隙的宽度相同。本实施例的其他特征与实施例一相同。

实施例三：

图6为本发明第三实施例中3d极化选择结构的正视图，从图6可以看出，有3个金属结构，3个金属结构互相平行，且均与电磁波的传输方向相同，3个金属结构之间形成了两个空隙，而这两个空隙的宽度不相同。本实施例的其他特征与实施例一相同。

本发明利用所述金属结构组成一个具有平行波导特性的3d超材料结构，利用其对不同极化截然不同的响应特性，完成极化的选择。具体的，当入射波极化方向与金属壁垂直时，电磁波可以在3d超材料结构两侧金属壁上产生全反射时，电磁波近似无损的向前传播；而当入射波极化方向与金属壁平行时，电磁波首先经过一个类2d结构的长线高通电感结构，接着因为在电磁波的传播方向上的金属长度(10mm)无法忽略，电磁波的传播形式和在自由空间中的传播形式发生了改变，最终形成一个极高极化选择的3d结构。

也就是说，利用平行波导实现无耗传输特性工作原理，结合超材料极化响应的原理，通过平行于电磁波传播方向的金属结构实现了极化的选择，当入射电磁波极化为te极化时，结构实现无损传输(约99％的能量透射)；而当入射电磁波极化为tm极化时，结构实现全反射特性(约100％的能量被反射)。远超常规方案中反射极化50％～90％的反射效率。

具体的仿真结果请参考图7、图8、图9以及图10所示，图7为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的传输(透射极化)仿真图，在图7中，线条1表示电磁波入射角度为0时的传输(透射极化)仿真曲线，线条2表示电磁波入射角度为10°时的传输(透射极化)仿真曲线，线条3表示电磁波入射角度为20°时的传输(透射极化)仿真曲线，线条4表示电磁波入射角度为30°时的传输(透射极化)仿真曲线，线条5表示电磁波入射角度为40°时的传输(透射极化)仿真曲线，线条6表示电磁波入射角度为50°时的传输(透射极化)仿真曲线，线条7表示电磁波入射角度为60°时的传输(透射极化)仿真曲线。

图8为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的反射(透射极化)仿真图，在图8中，线条1表示电磁波入射角度为0°时的反射(透射极化)仿真曲线，线条2表示电磁波入射角度为10°时的反射(透射极化)仿真曲线，线条3表示电磁波入射角度为20°时的反射(透射极化)仿真曲线，线条4表示电磁波入射角度为30°时的反射(透射极化)仿真曲线，线条5表示电磁波入射角度为40°时的反射(透射极化)仿真曲线，线条6表示电磁波入射角度为50°时的反射(透射极化)仿真曲线，线条7表示电磁波入射角度为60°时的反射(透射极化)仿真曲线。

图9为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的传输(屏蔽极化)仿真图，在图9中，线条1为电磁波入射角度为0°时的欢声(屏蔽极化)仿真曲线，线条2为电磁波入射角度为10°时的欢声(屏蔽极化)仿真曲线，线条3为电磁波入射角度为20°时的欢声(屏蔽极化)仿真曲线，线条4为电磁波入射角度为30°时的欢声(屏蔽极化)仿真曲线，线条5为电磁波入射角度为40°时的欢声(屏蔽极化)仿真曲线，线条6为电磁波入射角度为50°时的欢声(屏蔽极化)仿真曲线，线条7为电磁波入射角度为60°时的欢声(屏蔽极化)仿真曲线。

图10为本说明书实施例中3d极化选择结构在不同电磁波入射角度下的反射(屏蔽极化)仿真图，在图10中，线条1为电磁波入射角度为0°时的反射(屏蔽极化)仿真曲线，线条2为电磁波入射角度为10°时的反射(屏蔽极化)仿真曲线，线条3为电磁波入射角度为20°时的反射(屏蔽极化)仿真曲线，线条4为电磁波入射角度为30°时的反射(屏蔽极化)仿真曲线，线条5为电磁波入射角度为40°时的反射(屏蔽极化)仿真曲线，线条6为电磁波入射角度为50°时的反射(屏蔽极化)仿真曲线，线条7为电磁波入射角度为60°时的反射(屏蔽极化)仿真曲线。

进一步的，图11为本说明书实施例中3d极化选择结构的te极化在0°入射角下的反射(虚线)和透射(实线)的仿真示意图。图12为本说明书实施例中3d极化选择结构的te极化在60°入射角下的反射(虚线)和透射(实线)的仿真示意图。由图7和图8可以看出，本说明书中的3d极化选择结构的角度稳定性很好。图9为本说明书实施例中3d极化选择结构在tm极化(虚线)和te极化(实线)的透射曲线的仿真示意图。由图13可以看出，本说明书实施例中的3d极化选择结构具有极佳的极化选择特性，可以很好的提高投射极化和反射极化的效率。

由上述图7～图13可以看出，本说明书实施例中3d极化选择结构具有极高的极化选择特性，透射极化可以达到99％的传输效率，而反射极化可以达到100％的反射效率，远超常规方案中反射极化50％～90％的反射效率。

在本发明实施例提供的一种3d极化选择结构中，用平行波导实现无耗传输特性工作原理，结合超材料极化响应的原理，通过平行于电磁波传播方向的金属结构实现了极化的选择，当入射电磁波极化为te极化时，结构实现无损传输，约99％的能量透射；而当入射电磁波极化为tm极化时，结构实现全反射特性，约100％的能量被反射，从而提高投射极化和反射极化的效率。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。