基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

邵亚楠1，2，李博文1，高世博1，2，邓永波1 （1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所；2. 中国科学院大学）

摘要：在无线通信领域，电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X（8~12 GHz）和Ku（12~18 GHz）波段超宽带极化转换电磁超表面，具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点。该超表面能够实现从7. 595 GHz 到17. 712 GHz 超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为1. 6 mm 时，在相对带宽为79. 9% 的7. 595~17. 712 GHz 频带上，超表面极化转换率优于90%，具有共极化向交叉极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为0. 3 mm 时，在相对带宽为12. 30% 的10. 864~12. 288 GHz 频带上，超表面具有线极化向圆极化转换的功能；在相对带宽为3. 54% 的7. 328~7. 592 GHz 频带上，超表面的极化转换率优于90%，具有共极化向交叉极化转换的功能。样品制备及其极化转换特性测试结果表明：实验结果与仿真结果的相对误差为4. 20%，理论设计与实验验证结果一致，进而验证了的跨X 和Ku 波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性。

关键词：超表面；液态金属；极化转换；超宽带