CN103001002B - 一种超材料及超材料设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超材料，其包括：至少一层基材以及设置于每层基材表面的多个人造微结构；所述超材料包括多个电磁区域，入射至每一电磁区域内的电磁波具有一种或多种电磁参数范围；每一电磁区域内的人造微结构对入射至该电磁区域的电磁波产生预设的电磁响应。本发明将超材料划分为多个电磁区域，每一电磁区域内的人造微结构仅需响应其对应的电磁参数范围的电磁波，从而能够简化超材料设计并能扩宽超材料适用范围。

Description

一种超材料及超材料设计方法

技术领域

本发明超材料技术领域，尤其涉及一种超材料及超材料设计方法。

背景技术

超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的一种新型人工材料，基本原理是人为设计材料的微结构（或称人造“原子”），让这样的微结构具有特定的电磁特性，从而由海量数目的微结构组成的材料宏观上可具有人们所需要的电磁功能。与传统材料技术根据自然界中已有材料的天然性质来开发电磁利用途径的传统材料技术不同，超材料技术是根据需要来人为设计材料的性质并制造材料。超材料一般是由一定数量的人造微结构附在具有一定力学、电磁学的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。

现有的超材料，例如公开号为“US7570432B1”的美国专利“METAMATERIAL GRADIENT INDEX LENS”，又如公开号为“US2010/0225562A1”的美国专利“BROADBAND METAMATERIALAPPARTUS，METHODS，SYSTEMS，AND COMPUTER READABLE MEDIA”，其都是通过将相同或相近的微结构附着于平板的基材上形成。现有超材料对电磁波的响应能力很大一部分是由微结构决定，然而当超材料需要对某些电磁参数范围跨度较大的电磁波响应以实现特定功能，例如对入射角度为0至90°的电磁波均具有透波效果，或者对极化角度为0至90°的电磁波均能实现极化转换等时，此时若采用常规的超材料设计方法，例如仿真某种微结构，改变其拓扑结构或尺寸等以获得符合需要的超材料则变得相当困难，甚至是不可实现，因为微结构对电磁波的响应能力也存在极限值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提出一种能扩宽超材料适用范围的超材料。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种超材料，其包括：至少一层基材以及设置于每层基材表面的多个人造微结构，其中所述人造微结构为导电材料构成的具有几何图案的结构；所述超材料还包括根据入射电磁波所具有的一种或多种电磁参数范围划分的多个电磁区域，其中每一电磁区域内的人造微结构对入射至该电磁区域的电磁波产生预设的电磁响应。

进一步地，入射至每一电磁区域内的电磁波的一种或多种电磁参数的最大值与最小值的差值相等。

进一步地，入射至每一电磁区域内的电磁波的一种或多种电磁参数的最大值与最小值的差值不等。

进一步地，所述电磁参数范围为入射角度范围、轴比值范围、相位值范围或电磁波电场入射角度范围。

进一步地，每一电磁区域上的人造微结构拓扑形状相同，尺寸不同。

进一步地，不同电磁区域上的人造微结构拓扑形状不同。

进一步地，所述超材料包括两层或至少三层基材。

进一步地，每层基材厚度不同。

进一步地，每层基材厚度相同。

进一步地，每层基材紧贴设置或者每层基材间隔设置。

进一步地，所述超材料可实现对电磁波进行透波、吸波、波束赋形、极化转化或方向图调制的电磁波调制功能。

进一步地，所述超材料可实现对电磁波进行频选透波、频选吸波、宽频透波或宽频吸波。

进一步地，所述超材料可实现对电磁波进行垂直极化转水平极化、水平极化转垂直极化、水平极化转圆极化或圆极化转水平极化。

进一步地，所述超材料可实现对电磁波进行波束发散、波束汇聚或波束偏折。

进一步地，所述基材表面为平面。

进一步地，所述基材表面由至少两个可展开为平面的几何区域组成。

进一步地，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于100。

进一步地，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于80。

进一步地，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于50。

进一步地，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于20。

进一步地，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于10。

进一步地，每一几何区域内的人造微结构拓扑形状和尺寸不全相同。

进一步地，所述超材料还包括多个柔性基板，每一柔性基板对应所述基材表面可展开为平面的一个几何区域，所述人造微结构附着于柔性基板上，所述柔性基板贴附于基材表面或设置于多个基材之间。

进一步地，所述基材材料为陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或高分子材料。

进一步地，所述基材材料为由树脂和增强纤维构成的预浸料。

进一步地，所述增强纤维为玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、碳纤维或聚酯纤维。

进一步地，所述树脂为热固性树脂。

进一步地，所述热固性树脂包括环氧类型、氰酸酯类型、双马来酰亚胺树脂及它们的改性树脂体系或混合体系。

进一步地，所述树脂为热塑性树脂。

进一步地，所述热塑性树脂包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚或聚酯。

进一步地，所述导电材料为金属或非金属导电材料。

进一步地，所述金属为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金。

进一步地，所述非金属导电材料为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。

进一步地，所述人造微结构的几何图案为方片形、雪花形、工字形、六边形、六边环形、十字孔形、十字环形、Y孔形、Y环形、圆孔形或圆环形。

本发明还提供一种超材料的设计方法，其包括步骤：

计算超材料各处的一种或多种电磁参数值；

将超材料划分为多个电磁区域，每一电磁区域对应一种或多种电磁参数范围；

针对每一电磁区域的一种或多种电磁参数范围设计人造微结构使得每一电磁区域能产生预设的电磁响应。

进一步地，每一电磁区域对应的一种或多种电磁参数范围的最大值和最小值的差值相等。

进一步地，每一电磁区域对应的一种或多种电磁参数范围的最大值和最小值的差值不等。

进一步地，所述电磁参数范围为入射角度范围、轴比值范围、相位值范围或电磁波电场入射角度范围。

进一步地，每一电磁区域上的人造微结构拓扑形状相同，尺寸不同。

进一步地，不同电磁区域上的人造微结构拓扑形状不同。

本发明还提供一种天线罩，所述天线罩为上述的超材料。

本发明还提供一种吸波材料，其包括上述的超材料。

本发明还提供一种滤波器，其包括上述的超材料。

本发明还提供一种天线，其包括上述的超材料。

本发明还提供一种极化转换器，其包括上述的超材料。

本发明将超材料划分为多个电磁区域，每一电磁区域内的人造微结构仅需响应其对应的电磁参数范围的电磁波，从而能够简化超材料设计并能扩宽超材料适用范围。进一步地，本发明还通过曲面展开的方式将各电磁区域的人造微结构贴附于曲面的基材表面，使得本发明超材料不局限于现有的平面形态，还可以替代各种具有复杂曲面且需要有一定电磁调制功能的结构件，也可以贴附于各种具有复杂曲面的结构件上实现需要的电磁调制功能。

附图说明

图1为本发明超材料一较佳实施方式中的立体结构示意图；

图2为本发明超材料另一较佳实施方式中的立体结构示意图；

图3为图2所示超材料的部分剖视示意图；

图4为电磁波入射至图2所示超材料表面某点P的入射角度示意图；

图5为一较佳实施例中，依据高斯曲率将超材料划分为多个几何区域的示意图；

图6为图5中几何区域展开为平面的示意图；

图7为十字雪花型人造微结构示意图；

图8为另一人造微结构拓扑形状示意图；

图9为本发明超材料设计方法的步骤流程图。

具体实施方式

请参照图1，图1为本发明超材料一较佳实施方式中的立体结构示意图。图1中，超材料包括基材10，排布于基材10表面的多个人造微结构11。超材料上包括多个电磁区域D1、D2、D3、D4、D5。图1中，电磁区域D1上排布有多个人造微结构11，其他电磁区域用不同的填充图案填充以示区分，但可知的，其他电磁区域内也设置有多个人造微结构。每一电磁区域对应入射至该电磁区域内的电磁波的一种或多种电磁参数范围。

图1中，基材10表面为平面。在基材10表面设置人造微结构的方法可为蚀刻、钻刻、雕刻、电子刻或离子刻等。

请参照图2、图3，图2为本发明另一较佳实施方式中的立体结构示意图。图3为图2所示超材料的部分剖视示意图。由图2、图3可知，本实施例中超材料基材10表面为曲面，本实施例中超材料根据入射角度范围信息划分了Q1-Q8共8个电磁区域。其中，电磁波入射至本实施例超材料表面某点P的入射角度可由图4所示方式得出。图4中，由电磁波波矢K的信息与该点P对应的切面的法线N计算出该点P上的电磁波入射角度。依据图4所示入射角度计算方式得到各处的入射角度值。本实施例中，八个电磁区域是按照入射角度相差11°划分，即入射角度为0°-11°划分为电磁区域Q1，入射角度为12°-23°划分为电磁区域Q2，入射角度为24°-35°划分为电磁区域Q3，依此类推。本实施例中，各电磁区域的入射角度最大值与最小值的差值相同以简化设计。但是某些时候，例如已知某种人造微结构的拓扑结构对入射角度为0°-30°的电磁波均具有良好的电磁响应，则在划分电磁区域时，可划分为0°-30°，31°-40°，41°-50°，等等。具体的划分方式可依据具体的需求来进行设置，本发明对此不做限制。

针对每一电磁区域的入射角度范围信息设计每一电磁区域的人造微结构形状使得其满足需求，例如吸收电磁波、透过电磁波等。由于每一电磁区域的入射角度范围跨度较小，因此针对该电磁区域设计人造微结构变得简单。在一优选实施例中，每一电磁区域的人造微结构的拓扑结构相同，尺寸不同。通过将相同拓扑结构的人造微结构尺寸渐变的方式使得其能满足一电磁区域的电磁响应要求，此种设计方式能简化工艺难度，降低设计成本。当然可以想象地，也可以使得每一电磁区域内的人造微结构的拓扑结构和尺寸均不同，只要其满足该电磁区域对应的入射角度范围所需的电磁响应即可。

上面描述了曲面基材的超材料按照入射角度划分电磁区域的方式，可以想象地，当基材表面为平面时，按照入射角度划分电磁区域更为简单。

由于可以表征电磁波的电磁参数多种多样，图2至图4中，超材料需实现的功能为使得大角度入射的电磁波均能具有相同的电磁响应，例如大角度吸波、大角度透波等。当超材料需要实现其他功能时，则将电磁波表征为其他电磁参数，并根据该电磁参数划分电磁区域。

例如当超材料需要实现波束赋形功能时，对入射至超材料表面的电磁波则用相位值表征。选取合适的相位值范围将超材料划分为多个电磁区域。根据最终波束赋形需要实现的功能，例如汇聚电磁波、发散电磁波、偏折电磁波、球面波转为平面波等计算出超材料各处最终需要的相位，在每个电磁区域排布人造微结构使得该电磁区域能满足对应该电磁区域的相位差。

又如当超材料需要实现极化转化时，对入射至超材料表面的电磁波则用轴比值或电磁波电场入射角度表征。本领域技术人员可知，电磁波的极化方式即为电磁波电场方向，极化的效果以轴比表示。电磁波电场入射角度的确定方式与图4中电磁波入射角度的确定方式相似，仅需要将图4中的波矢K方向变化为电场E方向即可。根据电磁波电场入射角度信息将超材料表面划分为多个电磁区域。根据最终极化转化需要实现的功能，例如转化为垂直极化、转化为水平极化、转化为圆极化等确定出超材料各处最终需要的电场方向角度，在每个电磁区域排布人造微结构使得该电磁区域能满足对应电磁区域的电场方向角度差。

若超材料需要满足两种或两种以上的电磁参数，例如既需要超材料响应电磁波角度较大，又需要满足波束赋性，则可将超材料表面划分多个能满足上述两种电磁参数的电磁区域。

在曲面超材料各电磁区域上加工人造微结构的方式可采用常规的三维激光雕刻、三维蚀刻等方式。但是三维加工的设备成本较高且工艺精度控制也不佳。本发明为解决曲面超材料各电磁区域人造微结构的加工问题，将曲面超材料展开为多个几何区域，而后在各几何区域上加工对应的电磁区域的人造微结构。

请再次参照图3，在几何区域排布对应电磁区域的人造微结构时，可通过先将人造微结构排布于柔性基板12上，每一柔性基板对应一几何区域展开的平面，后将多块柔性基板贴附于基材上以达到将人造微结构排布于基材上的效果。

本实施例中采用如下方式将超材料表面划分为多个几何区域：分析超材料表面的高斯曲率分布，将相近高斯曲率分布的部分划分为一个几何区域。几何区域划分越多，对应几何区域的柔性基板在贴附于基材表面时产生皱褶的概率越小、工艺精度越高，但是工艺成形难度越大。为平衡二者的关系，一般根据高斯曲率将超材料表面划分为5-15个几何区域。根据超材料整体最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值，在划分几何区域时，每一几何区域内的最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值一般小于100，也可为小于80，小于50或小于30等。优选地，每一几何区域内的最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于20。更优选地，每一几何区域内的最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于10。

图5示出了一较佳实施例中，依据高斯曲率将超材料划分为多个几何区域的示意图。图5中，超材料依据高斯曲率划分为5个几何区域J1-J5。图6为图5中5个几何区域展开的5个平面P1-P5的示意图，优选地，图6中，为使得制作更为方便，将长度较长的几何区域切开成多个子平面。

依据展开后的平面剪切相应尺寸的柔性基板，并在柔性基板上加工人造微结构，而后将排布了人造微结构的多个柔性基板按照上述划分的几何区域对应贴附于基材对应表面形成超材料。在该实施例中，人造微结构是在柔性基板上形成，因此可采用现有的平板超材料制备方法而无需采用三维蚀刻、雕刻等方法从而节省成本，同时本实施例采用区域划分的方式保证多个柔性基板相互拼接时，多个柔性基板不会发生皱褶也即人造微结构不会发生扭曲从而保证了超材料的工艺精度。

人造微结构可为由导电材料构成的具有几何图案的结构，人造微结构拓扑形状可采用计算机仿真得到，针对不同的电磁响应需求设计不同的人造微结构拓扑结构即可。

该几何图案可为图7所示的十字雪花型，十字雪花型微结构包括相互垂直平分的第一金属线P1和第二金属线P2，所述第一金属线P1两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线P1两端连接在两个第一金属分支F1的中点上，所述第二金属线P2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线P2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支F1与第二金属分支F2的长度相等。

该几何图案也可为图8所示几何图形，图7中，该几何图案具有相互垂直平分的第一主线Z1及第二主线Z2，第一主线Z1与第二主线Z2形状尺寸相同，第一主线Z1两端连接有两个相同的第一直角折角线ZJ1，第一主线Z1两端连接在两个第一直角折角线ZJ1的拐角处，第二主线Z2两端连接有两个第二直角折角线ZJ2，第二主线Z2两端连接在两个第二直角折角线ZJ2的拐角处，第一直角折角线ZJ1与第二直角折角线ZJ2形状尺寸相同，第一直角折角线ZJ1、第二直角折角线ZJ2的两个角边分别平行于水平线，第一主线Z1、第二主线Z2为第一直角折角线ZJ1、第二直角折角线ZJ2的角平分线。该几何图案还可为其他形状，例如开口圆环形、十字形、工字形、方片形、六边形、六边环形、十字孔形、十字环形、Y孔形、Y环形、圆孔形、圆环形等。

人造微结构材料可为金属导电材料或非金属导电材料，其中金属导电材料可为金、银、铜、铝、锌等或者各种金合金、铝合金、锌合金等，非金属导电材料可为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌等。

基材材料可为陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或者高分子材料。其中高分子材料优选为F4B材料、FR4材料或者PS材料。

当本发明的超材料基材为曲面材料或者需要在基材表面贴附柔性基板时，基材材料优选为由树脂和增强纤维构成的预浸料。预浸料在未固化成型时具有一定的柔软度和粘性，便于在加工曲面超材料时调整形状以及便于将柔性基板粘附于其表面，并且预浸料在固化成型后机械强度较好。

在预浸料材料中，树脂可为热固性树脂，例如各类环氧类型、氰酸酯类型、双马来酰亚胺树脂及它们的改性树脂体系或混合体系；也可为热塑性树脂，例如聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚或聚酯等。增强纤维可选取为玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、碳纤维或聚酯纤维等。

将上述超材料应用于特定领域的产品时，该超材料可根据特定产品的形状而设置，使得超材料成为该产品的配件；同时该超材料自身也可构成产品的主要构成部分。例如当采用超材料制备天线罩时，可直接将该超材料制备成天线罩本体，还可在原有的普通材料制成的天线罩本体表面设置该超材料以增强原天线罩本体的电磁性能。

根据超材料的不同功能，超材料还可制成天线、滤波器、极化转换器等，从而满足不同的应用需求。

本发明还提供一种超材料的设计方法，其设计步骤如图9所示，包括：

S1：计算超材料各处的一种或多种电磁参数值；

该电磁参数根据需要选取入射角度、相位、轴比、电磁波电场入射角度等；

S2：将超材料划分为多个电磁区域，每一电磁区域对应一种或多种电磁参数范围；

每一电磁区域对应的一种或多种电磁参数范围的最大值和最小值的差值相等或不等。

S3：针对每一电磁区域的一种或多种电磁参数范围设计人造微结构使得每一电磁区域能产生预设的电磁响应。

优选地，每一电磁区域上的人造微结构拓扑形状相同，尺寸不同。不同电磁区域上的人造微结构拓扑形状不同。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (45)

1.一种超材料，其特征在于，包括：至少一层基材以及设置于每层基材表面的多个人造微结构，其中所述人造微结构为导电材料构成的具有几何图案的结构；所述超材料还包括根据入射电磁波所具有的一种或多种电磁参数范围划分的多个电磁区域，其中每一电磁区域内的人造微结构对入射至该电磁区域的电磁波产生预设的电磁响应。

2.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，入射至每一电磁区域内的电磁波的一种或多种电磁参数的最大值与最小值的差值相等。

3.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，入射至每一电磁区域内的电磁波的一种或多种电磁参数的最大值与最小值的差值不等。

4.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述电磁参数范围为入射角度范围、轴比值范围、相位值范围或电磁波电场入射角度范围。

5.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，每一电磁区域上的人造微结构拓扑形状相同，尺寸不同。

6.根据权利要求1或5所述的超材料，其特征在于，不同电磁区域上的人造微结构拓扑形状不同。

7.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料包括两层或至少三层基材。

8.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于，每层基材厚度不同。

9.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于，每层基材厚度相同。

10.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于，每层基材紧贴设置或者每层基材间隔设置。

11.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料可实现对电磁波进行透波、吸波、波束赋形、极化转化或方向图调制的电磁波调制功能。

12.根据权利要求11所述的超材料，其特征在于，所述超材料可实现对电磁波进行频选透波、频选吸波、宽频透波或宽频吸波。

13.根据权利要求11所述的超材料，其特征在于，所述超材料可实现对电磁波进行垂直极化转水平极化、水平极化转垂直极化、水平极化转圆极化或圆极化转水平极化。

14.根据权利要求11所述的超材料，其特征在于，所述超材料可实现对电磁波进行波束发散、波束汇聚或波束偏折。

15.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材表面为平面。

16.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材表面由至少两个可展开为平面的几何区域组成。

17.根据权利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于100。

18.根据权利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于80。

19.根据权利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于50。

20.根据权利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于20。

21.根据权利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于10。

22.根据权利要求16所述的超材料，其特征在于，每一几何区域内的人造微结构拓扑形状和尺寸不全相同。

23.根据权利要求16所述的超材料，其特征在于，所述超材料还包括多个柔性基板，每一柔性基板对应所述基材表面可展开为平面的一个几何区域，所述人造微结构附着于柔性基板上，所述柔性基板贴附于基材表面或者设置于多个基材之间。

24.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材材料为陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或高分子材料。

25.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材材料为由树脂和增强纤维构成的预浸料。

26.根据权利要求25所述的超材料，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、碳纤维或聚酯纤维。

27.根据权利要求25所述的超材料，其特征在于，所述树脂为热固性树脂。

28.根据权利要求27所述的超材料，其特征在于，所述热固性树脂包括环氧类型、氰酸酯类型、双马来酰亚胺树脂及它们的改性树脂体系或混合体系。

29.根据权利要求25所述的超材料，其特征在于，所述树脂为热塑性树脂。

30.根据权利要求29所述的超材料，其特征在于，所述热塑性树脂包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚或聚酯。

31.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述导电材料为金属或非金属导电材料。

32.根据权利要求31所述的超材料，其特征在于，所述金属为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金。

33.根据权利要求31所述的超材料，其特征在于，所述非金属导电材料为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。

34.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述人造微结构的几何图案为方片形、雪花形、工字形、六边形、六边环形、十字孔形、十字环形、Y孔形、Y环形、圆孔形或圆环形。

35.一种超材料的设计方法，其特征在于，包括步骤：

计算入射至超材料各处的电磁波的一种或多种电磁参数值；

将超材料划分为多个电磁区域，每一电磁区域对应一种或多种电磁参数范围；

针对每一电磁区域的一种或多种电磁参数范围设计人造微结构使得每一电磁区域能产生预设的电磁响应。

36.根据权利要求35所述的设计方法，其特征在于，每一电磁区域对应的一种或多种电磁参数范围的最大值和最小值的差值相等。

37.根据权利要求35所述的设计方法，其特征在于，每一电磁区域对应的一种或多种电磁参数范围的最大值和最小值的差值不等。

38.根据权利要求35所述的设计方法，其特征在于，所述电磁参数范围为入射角度范围、轴比值范围、相位值范围或电磁波电场入射角度范围。

39.根据权利要求35所述的设计方法，其特征在于，每一电磁区域上的人造微结构拓扑形状相同，尺寸不同。

40.根据权利要求35所述的设计方法，其特征在于，不同电磁区域上的人造微结构拓扑形状不同。

41.一种天线罩，其特征在于，所述天线罩为权利要求1至34任一项所述的超材料。

42.一种吸波材料，其特征在于，包括权利要求1至34任一项所述的超材料。

43.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1至34任一项所述的超材料。

44.一种天线，其特征在于，包括权利要求1至34任一项所述的超材料。

45.一种极化转换器，其特征在于，包括权利要求1至34任一项所述的超材料。

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