一种全空间多功能编码超表面

技术特征：
1.一种全空间多功能编码超表面，其特征在于，该多功能编码超表面由多个超表面单元周期排列构成，每个超表面单元的右下角为原点o、向左为y轴正向、竖直向上为x轴正向；每个超表面单元从上往下依次是第一层金属贴片(1)、介质基板(2)和第二层金属贴片(3)，其中；所述第一层金属贴片(1)包括第一金属片(11)，第一金属片(11)由沿着一条中轴线顺次设置的第一扇环形金属片(112)、第一长方形金属片(113)、圆环形金属片(111)、第二长方形金属片(115)和第二扇环形金属片(114)构成；所述第一金属片(11)的中轴线为一条沿着x轴正向逆时针向y轴正向旋转45
°
的直线，即第一层金属贴片(1)的倾斜方向为45
°
；第一扇环形金属片(112)和第二扇环形金属片(114)结构尺寸相同，第一长方形金属片(113)和第二长方形金属片(115)结构尺寸相同，所述第一金属片(11)为中心对称图形且关于中轴线左右对称；所述第二层金属贴片(3)包括第二金属片(31)，第二金属片(31)为正方形金属片，刻有长方形金属槽(311)及其外部的c形金属槽(312)；c形金属槽(312)开口方向为左上方，即开口圆弧的圆心角的角平分线为一条沿着x轴正向逆时针向y轴正向旋转45
°
的直线，且长方形金属槽(311)和c形金属槽(312)均关于xoy的角平分线对称。2.根据权利要求1所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，所述圆环形金属片(111)、第一扇环形金属片(112)、第一长方形金属片(113)、第二扇环形金属片(114)、第二长方形金属片(115)的宽度相同。3.根据权利要求1所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，所述长方形金属槽(311)的纵向平行于xoy的角平分线。4.根据权利要求1所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，所述的超表面单元的结构周期为10mm。5.根据权利要求1所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，所述介质基板(2)采用rogersrt5880，厚度为1.57mm，介质基板(2)的介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009。6.根据权利要求1所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，所述第二层金属贴片(3)的单元相位设计要求满足下式：式中，是单元的相位，x、y是指超表面单元的位置坐标，f是焦平面上焦点的焦距，d
x
、d
y
是指焦点在焦平面的位置坐标。7.根据权利要求1-6任一项所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，所述超表面是多个超表面单元周期排列构成，超表面上层放置15
×
15个超表面单元，超表面下层放置15
×
15个超表面单元。8.根据权利要求7所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，通过改变第一层金属贴片(1)的倾斜方向和第一扇环形金属片(112)、第二扇环形金属片(114)的大小来调控反射电磁波的相位和幅度，使反射电磁波的相位和幅度与第一层金属贴片(1)的倾斜方向和第一扇环形金属片(112)、第二扇环形金属片(114)的大小实现映射。9.根据权利要求8所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，通过改变c形金属槽
(312)的开口方向和开口大小来调控透射电磁波的相位和幅度，使透射电磁波的相位和幅度与c形金属槽(312)的开口方向和开口大小实现映射。10.根据权利要求9所述的全空间多功能编码超表面，其特征在于，根据第一层金属贴片(1)的倾斜方向、第一扇环形金属片(112)和第二扇环形金属片(114)的大小、c形金属槽(312)的开口方向和开口大小，将包含15
×
15个超表面单元的第一层金属贴片(1)和第二层金属贴片(2)进行排列，实现不同方向的散射波束和多焦点聚焦的功能，能够控制散射波束的个数和方向、焦点的个数和焦距。

技术总结
本发明公开了一种全空间多功能编码超表面，该超表面由多个超表面单元周期排列构成，每个超表面单元从上往下依次是第一层金属贴片、介质基板和第二层金属贴片；第一层金属贴片是由一个圆环形金属片、两个长方形金属片和两个扇环形金属片组成，平铺在第一层介质基板上表面；第二层金属贴片是刻有C形金属槽和长方形金属槽的金属层，平铺在第一层介质基板下表面。通过对第一层金属贴片的倾斜方向和扇环形大小以及第二层金属贴片的开口方向和开口大小的进行调整，可以实现反射和透射电磁波幅度和相位调控。本发明能够在不同频率的电磁波入射下实现多种功能，具有对电磁波反射和透射的调控能力，在无线通信系统方面有着广泛的应用。用。用。


技术研发人员：徐娟 韩明秀 李媛媛 杜玉彪
受保护的技术使用者：曲阜师范大学
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/11/22