CN110703463A

CN110703463A - 一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元及超表面

Info

Publication number: CN110703463A
Application number: CN201910983976.8A
Authority: CN
Inventors: 陈磊
Original assignee: Shanghai Electric Power University
Current assignee: Shanghai Electric Power University
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: CN110703463B

Abstract

本发明公开了一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元及超表面，所述基本单元包括依次设置的ITO结构表层、中间介质板层以及ITO接地层；ITO结构表层包括附于中间介质板层表面上的第一矩形半环贴片、第二矩形半环贴片、第一ITO导线以及第二ITO导线；第一矩形半环贴片与第二矩形半环贴片互相对称设置，两者均包括一对自由端，其中一对自由端通过变容二极管相连；第一ITO导线与第一矩形半环贴片的外边框相接，第二ITO导线与第二矩形半环贴片的外边框相接。本发明采用嵌入了变容二极管的超表面，通过调控二极管的电容值，实现对散射场的反射幅度以及波束指向角度的调控；并在超表面下方集成了太阳能电池，从而实现了对超表面的自主供电。

Description

一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元及超表面

技术领域

本发明涉及新型人工电磁材料技术领域，特别是一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元及超表面。

背景技术

超材料是具有特殊电磁特性的三维人工结构，由于其具有可人工设计的特性，从而实现了丰富多样的应用，例如负折射率材料、完美透镜和隐身等。超表面是由超材料演变而来的二维亚波长单元阵列，通过调控单元的反射幅度和相位响应，超表面能够有效地调制电磁波。近年来，编码超表面的提出，即用离散的数字态来描述超表面，例如将相位响应为“0°”和“180°”的单元分别编码为二进制“0”和“1”，并且通过将这些编码的超表面单元组成不同的编码序列，从而更灵活和有效地调控散射场。基于该方法，提出了大量的应用，其中包括信息交互、相位编码、幅度编码以及成像等应用。

由于可调超材料能够满足应用的多功能性的需求，因此激发了人们的研究兴趣。目前，存在多种实现可调的方法，例如电可调、结构可调和热可调等。实现电可调超材料的常用方法是采用变容二极管，将变容二极管集成到超材料单元中，可以根据实际需要调控反射相位和谐振频率。通过合理改变二极管的电容值，可以有效地调制超材料的电磁特性。由于这一特性，实现了吸波器、带宽滤波器和异常反射等应用。

氧化铟锡(ITO)薄膜是一种N型半导体膜，其不仅具有光学透明性，还具有高电导性。ITO通常具有80％的光学透明度，并且在微波范围内具有显著的衰减效应。由于其在可见光范围内的透明性，可作为太阳能电池的电极。因为ITO独特的光学和电学特性，所以利用基于ITO薄膜的超表面实现了各种应用，例如宽带吸波器、相位和幅度调制、宽带谐振和多光谱隐身等。

然而，以上提及的基于ITO薄膜的超表面是不可调的，其导致无法灵活地对每个超表面单元的相位和幅度进行调控；并且以往的可重构超表面几乎都需要外部供电，而实际的应用环境较为复杂，现场布线供电很难实现，故超表面对应用环境的适应性较差。因此，这些超表面在应用上具有一定的局限性。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中的一个目的是提供一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，其能够组合形成一种超表面，并通过控制变容二极管的电容值来改变超表面的电磁特性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，所述基本单元包括依次堆叠设置的ITO结构表层、中间介质板层以及ITO接地层；所述ITO结构表层包括附于所述中间介质板层表面上的第一矩形半环贴片、第二矩形半环贴片、第一ITO导线以及第二ITO导线；所述第一矩形半环贴片与第二矩形半环贴片互相对称设置，两者均包括一对自由端，且两者的自由端彼此一一正对，其中一对互相正对的自由端通过变容二极管相连；所述第一ITO导线与所述第一矩形半环贴片的外边框相接，所述第二ITO导线与所述第二矩形半环贴片的外边框相接，所述第一ITO导线与第二ITO导线平行。

作为本发明所述具有自主供电的可重构的光学透明基本单元的一种优选方案，其中：所述第一ITO导线与所述第一矩形半环贴片的外边框通过FPC相接，所述第二ITO导线与所述第二矩形半环贴片边框通过FPC相接。

作为本发明所述具有自主供电的可重构的光学透明基本单元的一种优选方案，其中：所述第一矩形半环贴片和第二矩形半环贴片的其中一对互相正对的自由端通过导电性银胶与所述变容二极管的两端分别相连。

作为本发明所述具有自主供电的可重构的光学透明基本单元的一种优选方案，其中：所述基本单元的周期长度a为9～11mm；所述第一矩形半环贴片和第二矩形半环贴片各自的纵向外边距b均为6.9～7.1mm，各自的纵向内边距c均为5.5～5.7mm；所述第一矩形半环贴片与第二矩形半环贴片之间的内边横向间距d为1.9～2.1mm；所述第一矩形半环贴片与第二矩形半环贴片之间的间隙宽度g为0.3～0.5mm；所述第一ITO导线与第二ITO导线之间的内边横向间距f为3.3～3.5mm；所述ITO结构表层整体的外部横向宽度e为4.5～4.7mm，表面电阻为3～5Ω/Sq；所述中间介质板的厚度h为1.9～2.1mm，介电常数为4.3～4.7，损耗角正切为0.002～0.008。

作为本发明所述具有自主供电的可重构的光学透明基本单元的一种优选方案，其中：所述基本单元的周期长度a为10mm；所述第一矩形半环贴片和第二矩形半环贴片各自的纵向外边距b均为7mm，各自的纵向内边距c均为5.6mm；所述第一矩形半环贴片与第二矩形半环贴片之间的内边横向间距d为2mm；所述第一矩形半环贴片与第二矩形半环贴片之间的间隙宽度g为0.4mm；所述第一ITO导线与第二ITO导线之间的内边横向间距f为3.4mm；所述ITO结构表层整体的外部横向宽度e为4.6mm；所述中间介质板的厚度h为2mm。

本发明的另一个目的是提供一种由上述基本单元所组成的超表面，其能够通过控制变容二极管的电容值来改变超表面的电磁特性。

作为本发明所述具有自主供电的可重构的光学透明基本单元的一种优选方案，其中：所述超表面包括N×N个阵列排布的所述基本单元，N×N个所述基本单元采用方形矩阵排列，其中，N为正整数。

作为本发明所述超表面的一种优选方案，其中：所述超表面的基本单元具有3种基本单元状态，通过FPGA控制所述基本单元中的变容二极管的电容值，使得所述基本单元在垂直入射的平面波的照射下产生3种反射相位响应，所述3种反射相位响应对应3个不同相位的数字态编码，所述3个不同相位的数字态编码对应3种所述变容二极管的电容值；通过调控基本单元中变容二极管(2)的电容值，实现不同的反射相位响应。

作为本发明所述超表面的一种优选方案，其中：所述3个不同相位的数字态编码分别代表90°的倍数，以分别表示电磁波的反射相位数字态。

作为本发明所述超表面的一种优选方案，其中：所述3个不同相位的数字态编码分别为“1”、“2”和“4”，分别对应3种反射相位响应，所述3种反射相位响应分别为90°、180°和360°；在3种基本单元的工作状态中，“1”对应所述变容二极管的电容值为0.14pF，“2”对应所述变容二极管的电容值为0.28pF，“4”对应所述变容二极管的电容值为0.78pF。

作为本发明所述超表面的一种优选方案，其中：通过FPGA控制所述基本单元中所述变容二极管的偏置电压，从而改变所述变容二极管的电容值，实现有效地调制所述基本单元的反射相位响应。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明区别于传统的利用等效媒质参数对超表面进行分析与设计的方案，从数字编码的角度分析和设计超材料，极大的简化了设计过程；

2、本发明通过控制变容二极管的电容值而对超表面单元的电磁响应进行调制，使得所设计的电磁超表面具有可编程的功能；

3、本发明采用可调控的基本单元，通过调控变容二极管的电容值，从而实现不同的反射相位响应；

4、本发明具有一定的宽带特性，超表面的基本单元在宽频带内均能实现功能；

5、本发明加工简单，便于实现，仅依靠简单的ITO图样，在微波频段内易于制备加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为基本单元的平面结构图及其第一矩形半环贴片与第二矩形半环贴片之间的连接示意图。

图2为基本单元的截面结构示意图。

图3为基本单元结构尺寸的仿真相位响应的对比图；图3(a)为a＝9mm，b＝6.9mm，c＝5.5mm，d＝1.9mm，e＝4.5mm，f＝3.3mm的基本单元的相位响应；

图3(b)为a＝11mm，b＝7.1mm，c＝5.7mm，d＝2.1mm，e＝4.7mm，f＝3.5mm的基本单元的相位响应；图3(c)为a＝10mm，b＝7.0mm，c＝5.6mm，d＝2.0mm，e＝4.6mm，f＝3.4mm的基本单元的相位响应。

图4为基本单元的结构图和电磁响应；其中，图4(a)为基本单元的立体示意图；图4(b)为电容二极管的等效电路图；图4(c)和4(d)为三种数字态编码的基本单元的幅度和相位响应。

图5为超表面的四种编码方案的平面图；其中，图5(a)、5(b)、5(c)和5(d)分别是编码序列为“12412412…”的方案A、编码序列为“11222244…”的方案B、编码序列为“22442244…”的方案C和编码序列为“22224444…”的方案D。

图6为超表面的四种方案的三维远场仿真结果；其中，图6(a)和6(b)分别为由方案A和方案B产生的单波束散射场；图6(c)和6(d)分别为由方案C和方案D产生的双波束散射场。

图7为超表面的样品以及实验测量图示；其中，图7(a)和7(b)是所制作的超表面的样品照片；图7(c)为编码超表面的工作机制；图7(d)是实验环境的图示。

图8为超表面的四种方案的二维远场实验结果与仿真结果的比较；其中图8(a)是方案A和方案B的远场测试结果与仿真结果的对比；图8(b)是方案C和方案D的远场测试结果与仿真结果的对比。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参照图1～3，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，该基本单元能够通过阵列组合形成一种嵌入了变容二极管的超表面，并能够通过调控变容二极管的电容值即可改变超表面的电磁特性，实现对散射场的反射幅度以及波束指向角度的调控；并在超表面下方集成了太阳能电池，从而实现了对超表面的自主供电。

如图1、2所示，一种具有自主供电的可重构的光学透明超表面基本单元，该基本单元包括自上而下依次设置的ITO(氧化铟锡)结构表层100、中间介质板层300、ITO接地层400，中间介质板层300设置于ITO结构表层100和ITO接地层400之间。

ITO结构表层100包括附于中间介质板层300上表面的第一矩形半环贴片101、第二矩形半环贴片102、第一ITO导线103以及第二ITO导线104。

其中，第一矩形半环贴片101与第二矩形半环贴片102的结构相同，两者均为框型的对半结构，且两者均包括一对分别位于首尾处的自由端；具体的，第一矩形半环贴片101与第二矩形半环贴片102的中间主体部分沿纵向为直线型，且首尾处的两个自由端均向内弯折后，沿横向沿伸，与中间主体部分共同形成C型的槽状结构。

第一矩形半环贴片101与第二矩形半环贴片102互相正对，彼此对称设置，且两者首尾处的自由端彼此一一正对，而其中一对互相正对的自由端通过变容二极管200相连(该对自由端通过导电性银胶与变容二极管200的两端分别相连)，另一对互相正对的自由端彼此隔离，形成缺口。

第一ITO导线103与第一矩形半环贴片101的外边框通过柔性电路板(FPC)相接，第二ITO导线104与第二矩形半环贴片102的外边框通过FPC相接；第一ITO导线103与第二ITO导线104平行。

进一步的，在上述的基本单元中，该基本单元的周期长度a为9～11mm；第一矩形半环贴片101和第二矩形半环贴片102各自的纵向外边距b均为6.9～7.1mm，各自的纵向内边距c均为5.5～5.7mm；第一矩形半环贴片101与第二矩形半环贴片102之间的内边横向间距d为1.9～2.1mm；第一矩形半环贴片101与第二矩形半环贴片102之间的间隙宽度g为0.3～0.5mm；第一ITO导线103与第二ITO导线104之间的内边横向间距f为3.3～3.5mm；ITO结构表层100整体的外部横向宽度e为4.5～4.7mm，表面电阻为3～5Ω/Sq.；中间介质板300的厚度h为1.9～2.1mm，介电常数为4.3～4.7，损耗角正切为0.002～0.008。

优选的，所述基本单元的周期长度a为10mm；第一矩形半环贴片101和第二矩形半环贴片102各自的纵向外边距b均为7mm，各自的纵向内边距c均为5.6mm；第一矩形半环贴片101与第二矩形半环贴片102之间的内边横向间距d为2mm；第一矩形半环贴片101与第二矩形半环贴片102之间的间隙宽度g为0.4mm；第一ITO导线103与第二ITO导线104之间的内边横向间距f为3.4mm；ITO结构表层100整体的外部横向宽度e为4.6mm；中间介质板300的厚度h为2mm。为了更清晰地阐述该优选方案具有更好的技术效果，选择了三组仿真结果加以说明。如图3所示，由通过CST STUDIO SUITE 2014仿真得到的单元相位响应可知，不同的结构尺寸会产生不同的相位变化范围。在频点为12GHz时，图3(a)和3(b)所示的基本单元相邻曲线之间的相位差均小于图3(c)优选方案的基本单元的相位差。因此，优选方案能在更大的范围内实现相位的可调性。

本发明还提供了一种由第一个实施例中的“基本单元”所组成的超表面作为本发明的第二个实施例。

具体的，一种由上述基本单元阵列排布组成的超表面，所述超表面包括N×N个基本单元，N为正整数，由于超表面单元的排列方式不同，其产生的电磁响应也会不同，因此根据CST STUDIO SUITE 2014的仿真结果，确定了本发明采用N×N个基本单元采用方形矩阵排列。

所述超表面的基本单元共有3种基本单元状态，通过可编程门阵列FPGA控制基本单元中的变容二极管200的电容值，使得基本单元在垂直入射的平面波(平面波的极化方向为y轴方向)的照射下产生3种反射相位响应，3种反射相位响应对应3个不同相位的数字态编码，3个不同相位的数字态编码对应3种基本单元的变容二极管2的电容值；通过调控基本单元中变容二极管200的电容值，实现不同的反射相位响应。其中，为了以更简化的方式对所述超表面进行描述，将3个数字态编码分别为“1”、“2”和“4”，其分别表示电磁波的反射相位数字态。将数字态编码引入所设计的超表面，能够以一种更为简化的方式对所述超表面进行描述。

具体而言，所述3个数字态编码“1”、“2”和“4”对应3种反射相位响应，3种反射相位响应分别为90°、180°和360°，因此其代表90°的倍数。

具体而言，3种基本单元的工作状态中，“1”对应变容二极管2的电容值为0.14pF，“2”对应变容二极管2的电容值为0.28pF，“4”对应变容二极管2的电容值为0.78pF。

在本发明中，通过FPGA控制基本单元中变容二极管的偏置电压，从而改变变容二极管的容值，实现有效地调制基本单元的相位响应，并将其编码为“1”、“2”和“4”，通过设计不同的编码序列，以实现对电磁波的调控。

如图4所示，由图4(a)和4(b)基本单元的结构图可知，所述超表面单元的顶层与底层均采用ITO薄膜，其原因在于ITO薄膜具有光学透明性，与并且ITO具有较高的导电率，因此常作为太阳能电池的电极。此外，ITO还能够调控电磁波，因此将ITO与变容二极管相结合可以对相位进行调制的同时，还能够收集透射光。如图4(c)，为了便于比较不同数字态的单元的幅度响应，每个单元的幅度结果按10dB归一化。在频点为12GHz时，反射幅度均优于0.6(此处“0.6”是将仿真的反射幅度按10dB归一化后得到的结果，以便于对不同数字态的单元的仿真结果进行对比)，即反射效率高于60％，这保证了超表面的良好性能；由图4(d)可知，编码为“1”和“2”的单元的相位差约为90°，而编码为“2”和“4”的单元的相位差约为180°。

编码超表面是将构成整个超表面阵列的基本单元以数字态命名，从而以一种更为简化的方式对超表面进行描述。进而，本发明中的编码方案是指以数字态命名的单元所构成的整个阵列。如图5所示，本发明提供超表面的四种编码方案，该四种编码方案的超表面每列的单元共享相同的偏置电压，因此每列单元的变容二极管的电容值是相同的，每列的数字态也是相同的。如图5(a)～5(d)所示，方案A的阵列为“12412412…”，周期为30mm；方案B的阵列为“11222244…”，周期为80mm；方案C的阵列为“22442244…”，周期为40m；方案D的阵列为“22224444…”，周期为80mm。每列的一端通过ITO导线共同接地，另一端电极则通过柔性电路板(FPC)与FPGA相连。所以通过FPGA可以灵活地控制超表面的编码序列。

如图6所示，四种编码方案在y极化正入射平面波激励下能够产生四种不同的散射场，方案A和方案B可单波束散射场，而方案C和方案D可产生双波束散射场，并且其波束的指向均不同。

如图7所示，在实验验证中，制作了20×15个单元(20列)的超表面单元，共集成了300个变容二极管，因此可以灵活地调控每个超表面单元的相位和幅度响应，进而整个超表面可以产生不同的散射场，实现了电容可调的超表面；并且将太阳能电池粘合在超表面下方，从而实现了自主供电。由于ITO薄膜具有良好的导电性和光学透明性，可以对微波进行调控，而光可以直接透过超表面。因此，本发明中将ITO作为太阳能的电极，只要由光照，便可以不断地为所述超表面供电，从而解决了超表面对实际复杂环境适应性较差的问题，扩大了实际应用的范围。在实验测量中，采用两个喇叭天线分别作为发射端和接收端，并将发射天线与超表面共同固定在旋转台上，从而测量YOZ平面的远场数据。

如图8所示，实验测量了四种方案的远场结果，并与其仿真结果进行了比较，测得的数据与仿真结果具有良好的一致性。表明了将变容二极管和ITO薄膜相结合，不仅能够实现了超表面单元的相位可调，还实现了超表面单元的自主供电。因此，本发明解决了以往的超表面无法通过二极管来调控散射场的问题和需要外部供电的限制，大大提高了超表面的灵活性和适应性，并且易于制造，可应用于外部通信以及物联网等应用。

综上所述，本发明采用嵌入了变容二极管的超表面，通过调控变容二极管的电容值即可改变超表面的电磁特性，实现对散射场的反射幅度以及波束指向角度的调控；并在超表面下方集成了太阳能电池，从而实现了对超表面的自主供电。此外，本发明设计了特定的数字编码序列并通过FPGA控制编码单元的状态将编码序列对应地赋予超表面中的每个基本单元，其便于根据不同变容二极管的工作状态来实现超表面不同的散射场。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，其特征在于：所述基本单元包括依次堆叠设置的ITO结构表层(100)、中间介质板层(300)以及ITO接地层(400)；

所述ITO结构表层(100)包括附于所述中间介质板层(300)表面上的第一矩形半环贴片(101)、第二矩形半环贴片(102)、第一ITO导线(103)以及第二ITO导线(104)；所述第一矩形半环贴片(101)与第二矩形半环贴片(102)互相对称设置，两者均包括一对自由端，且两者的自由端彼此一一正对，其中一对互相正对的自由端通过变容二极管(200)相连；所述第一ITO导线(103)与所述第一矩形半环贴片(101)的外边框相接，所述第二ITO导线(104)与所述第二矩形半环贴片(102)的外边框相接，所述第一ITO导线(103)与第二ITO导线(104)平行。

2.如权利要求1所述的具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，其特征在于：所述第一ITO导线(103)与所述第一矩形半环贴片(101)的外边框通过FPC相接，所述第二ITO导线(104)与所述第二矩形半环贴片(102)边框通过FPC相接。

3.如权利要求2所述的具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，其特征在于：所述第一矩形半环贴片(101)和第二矩形半环贴片(102)的其中一对互相正对的自由端通过导电性银胶与所述变容二极管(200)的两端分别相连。

4.如权利要求1～3任一所述的具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，其特征在于：所述基本单元的周期长度a为9～11mm；

所述第一矩形半环贴片(101)和第二矩形半环贴片(102)各自的纵向外边距b均为6.9～7.1mm，各自的纵向内边距c均为5.5～5.7mm；

所述第一矩形半环贴片(101)与第二矩形半环贴片(102)之间的内边横向间距d为1.9～2.1mm；

所述第一矩形半环贴片(101)与第二矩形半环贴片(102)之间的间隙宽度g为0.3～0.5mm；

所述第一ITO导线(103)与第二ITO导线(104)之间的内边横向间距f为3.3～3.5mm；

所述ITO结构表层(100)整体的外部横向宽度e为4.5～4.7mm，表面电阻为3～5Ω/Sq.；

所述中间介质板(300)的厚度h为1.9～2.1mm，介电常数为4.3～4.7，损耗角正切为0.002～0.008。

5.如权利要求4所述的具有自主供电的可重构的光学透明基本单元，其特征在于：所述基本单元的周期长度a为10mm；

所述第一矩形半环贴片(101)和第二矩形半环贴片(102)各自的纵向外边距b均为7mm，各自的纵向内边距c均为5.6mm；

所述第一矩形半环贴片(101)与第二矩形半环贴片(102)之间的内边横向间距d为2mm；

所述第一矩形半环贴片(101)与第二矩形半环贴片(102)之间的间隙宽度g为0.4mm；

所述第一ITO导线(103)与第二ITO导线(104)之间的内边横向间距f为3.4mm；

所述ITO结构表层(100)整体的外部横向宽度e为4.6mm；所述中间介质板(300)的厚度h为2mm。

6.一种由权利要求1～5任一所述具有自主供电的可重构的光学透明基本单元组成的超表面，其特征在于：所述超表面包括N×N个阵列排布的所述基本单元，N×N个所述基本单元采用方形矩阵排列，其中，N为正整数。

7.如权利要求6所述的超表面，其特征在于：所述超表面的基本单元具有3种基本单元状态，通过FPGA控制所述基本单元中的变容二极管(200)的电容值，使得所述基本单元在垂直入射的平面波的照射下产生3种反射相位响应，所述3种反射相位响应对应3个不同相位的数字态编码，所述3个不同相位的数字态编码对应3种所述变容二极管(200)的电容值；通过调控基本单元中变容二极管(2)的电容值，实现不同的反射相位响应。

8.如权利要求7所述的超表面，其特征在于：所述3个不同相位的数字态编码分别代表90°的倍数，以分别表示电磁波的反射相位数字态。

9.如权利要求8所述的超表面，其特征在于：所述3个不同相位的数字态编码分别为“1”、“2”和“4”，分别对应3种反射相位响应，所述3种反射相位响应分别为90°、180°和360°；

在3种基本单元的工作状态中，“1”对应所述变容二极管(200)的电容值为0.14pF，“2”对应所述变容二极管(200)的电容值为0.28pF，“4”对应所述变容二极管(200)的电容值为0.78pF。

10.如权利要求7～9任一所述的超表面，其特征在于：通过FPGA控制所述基本单元中所述变容二极管(200)的偏置电压，从而改变所述变容二极管(200)的电容值，实现有效地调制所述基本单元的反射相位响应。