1.一种近零折射率超材料天线,包括接地板、介质基底、辐射单元和超材料结构层;
在所述接地板上形成有所述介质基底;
所述辐射单元形成在所述介质基底上;
在所述辐射单元上侧形成有超材料结构层;所述超材料结构层在近零折射率频率点附近具有趋近于零的折射率,且所述近零折射率频率点在所述辐射单元的中心频率附近;
所述超材料结构层由半导体层和介质层交替叠加而成。
2.如权利要求1所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,在所述介质基底与所述超材料结构层之间还包括支柱,所述支柱用于将所述基底材料和所述超材料结构层隔开一定距离H。
3.如权利要求2所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述超材料结构层由半导体层和电介质层交替叠加形成,其具体结构为:在所述支柱上形成一层半导体层,然后在所述半导体材料层上再形成一层电介质层;依次顺序,直至层叠至所述超材料结构层所需的层数N。
4.如权利要求3所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述接地板为矩形,其长度LG≥67.6μm,宽度WG≥78.8μm。
5.如权利要求4所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,LG=WG=150μm。
6.如权利要求3-5所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述辐射单元为矩形,其长度L=17.5μm,宽度W=30.78μm;馈电点位于沿长度方向距所述辐射单元的中心距离为
3.2μm的位置。
7.如权利要求3所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述半导体层由锑化铟材料制成,所述介质层由二氧化硅材料形成。
8.如权利要求7所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述半导体层与所述介质层的厚度相等。
9.如权利要求7或8所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述半导体层的厚度tm=0.5μm-1μm;所述介质层的厚度td=0.5μm-1μm。
10.如权利要求7或8所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述支柱的高度H=
10-30μm。
11.如权利要求7或8所述的近零折射率超材料天线,其特征在于,所述超材料结构层的总层数N=6-14。
12.一种如权利要求1-10中任一种近零折射率超材料天线设计方法,包括:步骤1,在所述超材料结构层的总厚度远小于工作波长,即∑(tm+td)<<λ的情况下,通过有效介质理论获得超材料结构层的有效介电常数随入射波长λ的变化曲线;其中,tm为所述半导体层的厚度,td为所述介质层的厚度;
步骤2,通过步骤1获得的有效介电常数,获得所述超材料结构层的近零介电常数所在频率点,进而获得所述超材料结构层的近零折射率所在频率点;
步骤3,根据所述近零折射率所在频率点,确定所述辐射单元为长方形结构,确定所述辐射单元的长度L和宽度W,以及馈电点的位置;
步骤4,针对所述辐射单元进行仿真,以进一步优化所述辐射单元的参数。
步骤5,针对包括所述辐射单元和所述超材料结构层的所述近零折射率超材料天线进行仿真,以获得所述近零折射率超材料天线的仿真结果,确定所述近零折射率超材料天线的性能。