CN111986741A - 信号反射阵列的应用方法、装置及终端设备 - Google Patents

信号反射阵列的应用方法、装置及终端设备 Download PDF

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CN111986741A CN202010739988.9A CN202010739988A CN111986741A CN 111986741 A CN111986741 A CN 111986741A CN 202010739988 A CN202010739988 A CN 202010739988A CN 111986741 A CN111986741 A CN 111986741A
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Abstract

本申请属于二维超材料应用的技术领域，提供了一种信号反射阵列的应用方法、装置及终端设备，该方法包括：获取入射信号的工作波长；分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度。本申请实施例解决信号反射装置无法适用于宽频段且调制过程复杂的问题。

Description

信号反射阵列的应用方法、装置及终端设备
技术领域
本发明涉及二维超材料应用的技术领域，尤其涉及一种信号反射阵列的应用方法、装置及终端设备。
背景技术
近年来，人工超材料设计参数已经有了较成熟的理论方法和实现手段，扩宽工作频段和功能多样化等成为新的发展需求。在反射型的超材料中，主要包括体块型材料和超表面，其中超表面一般由单层亚波长单元周期排列而成，能对入射信号进行有效的调控，有着小型化、轻薄的特点，因而有利于集成化发展，在弹性波、电磁波等功能波领域中有着很大的发展空间。而超表面也存在大部分超材料的问题，比如受到材料组分参数的限制，工作频段狭窄，缺乏可调机制或可调过程较复杂，甚至会占用额外空间等，导致由超表面构成的信号反射装置无法适用于宽频段，且调制过程复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种信号反射阵列的应用方法、装置及终端设备，以解决信号反射装置无法适用于宽频段且调制过程复杂的问题。
本发明实施例的提供了一种信号反射阵列的应用方法，包括：
获取入射信号的工作波长；
分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；
获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；
若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息。
在一个实施示例中，所述目标参数信息包括聚焦位置；
所述获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度，包括：
分别确定所述信号反射阵列中各个所述反射单元的焦点位于所述聚焦位置时对应的目标相位；
根据所述对应关系得到各个所述反射单元满足与所述反射单元对应的所述目标相位时所需旋转的目标角度。
在一个实施示例中，所述目标参数信息包括目标反射角度；
所述获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度，包括：
根据广义斯涅尔定律确定所述目标反射角度对应的相位周期；
根据所述对应关系分别计算各个所述反射单元满足所述相位周期时各个所述反射单元所需旋转的目标角度。
在一个实施示例中，所述信号反射阵列中的各个所述反射单元与所述信号反射阵列为反射型二维超材料。
在一个实施示例中，所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的太极形状的共振腔体；
所述反射腔的截面为一类拱门形状；所述类拱门形状具体为：在由边长为a的正方形中裁剪预设的拼接图形后得到的形状；所述拼接图形由直径为r的半圆与高为(r/2)宽为r的长方形拼接得到的；其中，拼接面为所述半圆的弦与所述长方形的任一宽；所述反射腔的腔壁宽度为w；
所述子结构的截面为一类勾玉形状；所述类勾玉形状具体为：由半径为r＝a-2w的第一半圆在其中左边弦上挖去直径为r/2的第二半圆，并在所述第一半圆的右半边弦拼接直径为r/2的第三半圆构成；其中，拼接面为第一半圆的右半边弦与所述第三半圆的弦。
在一个实施示例中，所述反射单元的所有边界均满足诺伊曼边界条件。
在一个实施示例中，所述反射单元为亚波长尺寸，所述反射单元的大小与所述工作波长相关。
本发明实施例的第二方面提供了一种信号反射阵列的应用装置，包括：
工作波长获取模块，用于获取入射信号的工作波长；
对应关系确定模块，用于分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；
目标角度计算模块，用于获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；
旋转模块，用于若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息。
本发明实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面的所述信号反射阵列的应用方法的步骤。
本发明实施例提供的一种信号反射阵列的应用方法、装置及终端设备，获取入射信号的工作波长；分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；当信号反射阵列接收到入射信号时会对该信号进行反射，由于提前获知信号反射阵列内各个反射单元在工作波长的运行环境下反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系，能够根据控制指令中的目标参数信息和对应关系，确定使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足目标参数信息时，信号反射阵列中每一反射单元对应的目标角度。若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息，实现在工作波长范围内对入射信号的传输控制，适用于宽频段且调制过程简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的反射单元的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的反射单元的截面示意图；
图3是本发明实施例一提供的信号反射阵列的结构示意图；
图4是本发明实施例二提供的信号反射阵列的应用方法的流程示意图；
图5是本发明实施例二提供的反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系的示意图；
图6是本发明实施例二提供的一种实施方法的信号反射阵列反射信号的示意图；
图7是本发明实施例二提供的另一种实施方法的信号反射阵列反射信号的示意图；
图8是本发明实施例三提供的信号反射阵列的应用装置的结构示意图；
图9是本发明实施例四提供的终端设备的结构示意图。
附图标号：10-反射腔；11-子结构。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
实施例一
本发明实施例提供一种反射单元。如图1所示，是本发明实施例一提供的反射单元的结构示意图。该反射单元1为由反射腔10与可旋转的所述子结构11组成的共振腔体。
具体的，反射单元为由反射腔10与可旋转的所述子结构11组成的太极形状的共振腔体；反射单元的可旋转的子结构11可以在外力的作用下致使该子结构在反射腔内绕中心360°自由转动。
反射单元的共振原理类比于声学材料中的亥姆霍兹谐振器，通过改变可旋转子结构在反射腔内的方位角，使反射单元的腔体面积发生变化，继而实现共振频率的调控，从而引起反射相位的变化，且可工作在一定频率范围内，相位变化均接近2π。
在一个实施示例中，在反射型的超材料中，对入射信号进行有效的调控的信号反射单元为亚波长单元，则由反射腔和可旋转的子结构组成的反射单元为亚波长尺寸，且反射单元的大小与入射信号的工作波长相关。能够根据入射信号的工作波长成比例缩放。
在一个实施示例中，为实现反射单元能够适用于对宽频段的入射信号进行调控，反射单元的所有边界均满足诺伊曼边界条件(Neumann boundary condition)。由于反射单元的所有边界均满足诺伊曼边界条件，使得反射单元能够对满足诺伊曼边界条件的入射波适用，包括但不仅限于声波、二维电磁波等。从而拓宽反射单元的适用工作频率范围，无需额外延伸其它结构，不占用额外几何空间，不依赖发射单元的材料组分参数。
在一个实施示例中，反射单元为由反射腔10与可旋转的所述子结构11组成的太极形状的共振腔体，该太极形状的反射单元的截面可由类拱门形状的反射腔截面和类勾玉形状的子结构截面构成，如图2所示。
具体的，所述反射腔的截面为一类拱门形状21；所述类拱门形状具体为：在由边长为a的正方形中裁剪预设的拼接图形后得到的形状；所述拼接图形由直径为r的半圆与高为(r/2)宽为r的长方形拼接得到的；其中，拼接面为所述半圆的弦与所述长方形的任一宽；所述反射腔的腔壁宽度为w；
所述子结构的截面为一类勾玉形状；所述类勾玉形状具体为：由半径为r＝a-2w的第一半圆22在其中左边弦上挖去直径为r/2的第二半圆23，并在所述第一半圆的右半边弦拼接直径为r/2的第三半圆24构成；其中，拼接面为第一半圆的右半边弦与所述第三半圆的弦。并且子结构的中心切线方向与中轴线夹角为θ。可旋转的子结构位于反射单元中心。
构建反射单元后，可以在二维平面上采用N个反射单元扩展成阵列构成信号反射阵列；N≥1。如图3所示为信号反射阵列的结构示意图。由在二维平面中的N个所述反射单元构成的信号反射阵列，能够实现一定波长范围内对入射信号的传输控制，具体的，由于信号反射阵列中每一反射单元的方位角与反射相位有关，在不同的工作波长运行环境下反射单元的方位角与反射相位之间的对应关系不同。可以通过对信号反射阵列中各个反射单元的可旋转的子结构进行方位角调控，以使信号反射阵列中各个反射单元的反射相位得以分别调控，反射相位发生改变后，经信号反射阵列反射的信号的传输状态发生变化，进而实现在一定波长范围内对入射信号进行传输控制。
详细说明，由在二维平面中的N个所述反射单元构成的信号反射阵列，为阵列在xy平面上，而z方向不受限制。信号反射阵列中的N个所述反射单元以周期为a排布，这里举例为单层，可以理解为在x方向以中心间隔为a进行重复排列，相邻反射单元中心间隔为a。a为1mm或1cm等。其中，入射信号的工作波长与信号反射阵列中的N个反射单元的排布周期均以a为单位。在构建具有单层1×n个反射单元的信号反射阵列时，通常入射信号的工作波长λ≥5a，n>>λ。
人工材料一般为周期性排列的散射介质体阵列，且阵列单元的尺寸远小于工作波长。这种人工材料打破了自然材料性质参数的限制，声学、弹性波、电磁等功能波领域所期望的材料性质可由这类人工材料实现，这类材料即为后来人们熟知的特异介质或称超材料(metamaterials)。而二维超材料则理论上等效于第三个维度无限长的超材料设计。在一个实施示例中，信号反射阵列中的各个所述反射单元与所述信号反射阵列为反射型二维超材料。信号反射阵列在第三个维度无限长，通过改变反射单元的结构参数，如反射腔面积等，能获得较大的相幅调控范围，从而改变阵列的工作频率和实现波束控制的效应。
实施例二
如图4所示，是本发明实施例二提供的信号反射阵列的应用方法的流程示意图。在实施例一的基础上，本实施例可适用于对入射信号进行控制传输的应用场景，该方法应用于信号反射阵列，该方法可以由信号反射阵列的应用装置执行，该装置可为控制设备或终端平板、PC或服务器等；在本申请实施例中以信号反射阵列的应用装置作为执行主体进行说明，该方法具体包括如下步骤：
S110、获取入射信号的工作波长。
信号反射阵列能够在一定波长范围内对入射信号进行传输控制。该信号反射阵列可为上述实施例一中描述的信号反射阵列，所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体，可为上述实施例一中描述的反射单元。由于信号反射阵列中每一反射单元的方位角与反射相位有关，可以通过对信号反射阵列中各个反射单元的可旋转的子结构进行方位角调控，以使信号反射阵列中各个反射单元的反射相位得以分别调控，反射相位发生改变后，经信号反射阵列反射的信号的传输状态发生变化，进而实现在一定波长范围内对入射信号进行传输控制。
但在不同的工作波长运行环境下，信号反射阵列中各个反射单元的方位角与反射相位之间的对应关系不同，若信号反射阵列需对任一入射信号进行传输控制，则需要提前获取入射信号的工作波长，才能确定在入射信号的工作波长运行环境下信号反射阵列中各个反射单元的方位角与反射相位之间的对应关系，从而根据确定的对应关系实现对入射信号进行传输控制。因此，在应用信号反射阵列进行入射信号的传输控制时，首先需获取入射信号的工作波长。
S120、分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成。
在得到入射信号的工作波长后，分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系。由于构成信号反射阵列的在二维平面中的N个所述反射单元的结构均相同，表示各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系一致。确定信号反射阵列中的任一个反射单元在获得的工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系即可。
具体的，反射单元在获得的工作波长的运行环境下，反射单元的子结构在不同的旋转角度θ时该反射单元的反射相位产生变化。详细说明，可以使用有限元分析法在仿真软件中对反射单元进行仿真计算，得到反射单元在获得的工作波长的运行环境下反射相位与该反射单元的子结构的旋转角度的对应关系，如图5中图5(a)和图5(b)所示。
S130、获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度。
通过向信号反射阵列的应用装置发送控制指令，可使得信号反射阵列的应用装置根据控制指令对应调节信号反射阵列，以使入射信号入射至信号反射阵列后经信号反射阵列反射的信号的传输状态满足控制指令的要求。具体的，控制指令中包括目标参数信息，该目标参数信息为描述经信号反射阵列反射的信号的传输状态的信息。由于信号反射阵列中各个反射单元的反射相位发生改变后，经信号反射阵列反射的信号的传输状态发生变化，目标参数信息与信号反射阵列中各个反射单元的反射相位有关。
得到信号反射阵列内各个反射单元在工作波长的运行环境下反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系后，能够根据控制指令中的目标参数信息与信号反射阵列中各个反射单元的反射相位的对应关系，确定使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足目标参数信息时，信号反射阵列中每一反射单元对应的目标反射相位；从而根据信号反射阵列内各个反射单元在工作波长的运行环境下反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系，计算信号反射阵列内每一反射单元满足目标反射相位时该反射单元对应的目标角度。从而得到使经信号反射阵列反射的信号的状态满足目标参数信息时，反射阵列内各个反射单元所需旋转的目标角度。
在一种实施示例中，如图6所示，为使得信号反射阵列成为反射型可调聚焦系统，实现对经信号反射阵列反射的信号的聚焦位置的调节控制，获取到的控制指令中的目标参数信息可为聚焦位置。所述获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度的具体过程包括步骤11至步骤12：
步骤11、分别确定所述信号反射阵列中各个所述反射单元的焦点位于所述聚焦位置时对应的目标相位；
具体的，预设信号反射阵列中包含N个反射单元，设信号反射阵列的中心为坐标位置零点；若入射信号为近似平面波的高斯波束，正入射到所述阵列中，则根据信号反射阵列中每一反射单元的中心位置到聚焦位置处的光程差能够推到出聚焦公式，根据该聚焦公式能够得到信号反射阵列中各个所述反射单元的焦点位于所述聚焦位置时对应的目标相位。详细的，该聚焦公式为：
Figure BDA0002606429620000121
其中，λ为步骤101获取到的入射信号的工作波长；f为聚焦位置；n为信号反射阵列中包含的反射单元个数；i为信号反射阵列中包含的每一反射单元所在的坐标位置；Mod{,m}为取余函数，m为预设的相位周期，round{}为四舍五入近似函数。
步骤12、根据所述对应关系得到各个所述反射单元满足与所述反射单元对应的所述目标相位时所需旋转的目标角度。
确定使经所述信号反射阵列反射的信号聚焦在聚焦位置时，信号反射阵列中每一反射单元对应的目标反射相位后，根据信号反射阵列内各个反射单元在工作波长的运行环境下反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系，计算信号反射阵列内每一反射单元满足目标反射相位时该反射单元对应的目标角度。从而得到使经信号反射阵列反射的信号聚焦在聚焦位置时，反射阵列内各个反射单元所需旋转的目标角度。
在另一种实施示例中，如图7所示，反射波束与水平线的夹角为反射角，为使得信号反射阵列成为异常反射阵列，实现对经信号反射阵列反射的信号的反射角的调节控制，获取到的控制指令中的目标参数信息可为目标反射角度。所述获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度的具体过程包括步骤11至步骤12：
步骤11、根据广义斯涅尔定律确定所述目标反射角度对应的相位周期；
具体的，信号反射阵列的各个反射单元的相位排布按相位周期T重复排列，该相位周期T可为预先设置的一个周期，例如11223344(数字代表相位周期中的第几个相位对应的角度)，根据广义斯涅尔定律可得到体现经信号反射阵列反射的信号的反射角与入射信号的工作波长和相位周期的关系的异常反射角度计算公式。因此，根据异常反射角度计算公式能够确定目标反射角度对应的相位周期。详细的，该异常反射角度计算公式为：
Figure BDA0002606429620000131
其中，λ为步骤101获取到的入射信号的工作波长；ni表示入射介质折射率；T为相位周期；θr为出射波束与法线的夹角，即反射角，θi为入射信号(波束)与法线的夹角。
步骤12、根据所述对应关系分别计算各个所述反射单元满足所述相位周期时各个所述反射单元所需旋转的目标角度。
确定使经信号反射阵列反射的信号的反射角为目标反射角度时，信号反射阵列中每一反射单元需满足的相位周期后，根据信号反射阵列内各个反射单元在工作波长的运行环境下反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系，确定相位梯度，获取离散化的相位周期对应的角度值θ；计算信号反射阵列内每一反射单元满足计算得到的相位周期时该反射单元对应的目标角度。从而得到使经信号反射阵列反射的信号的反射角为目标反射角度时，反射阵列内各个反射单元所需旋转的目标角度。
S140、若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息。
若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息，实现在工作波长范围内对入射信号的传输控制，适用于宽频段且调制过程简单。
具体的，当目标参数信息为聚焦位置时，若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号聚焦在聚焦位置上，实现在工作波长范围内对入射信号的聚焦位置的传输控制。当目标参数信息为目标反射角度时，若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的反射角等于目标反射角度，实现在工作波长范围内对入射信号的反射角度的调控。
本发明实施例提供的一种信号反射阵列的应用方法，获取入射信号的工作波长；分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；当信号反射阵列接收到入射信号时会对该信号进行反射，由于提前获知信号反射阵列内各个反射单元在工作波长的运行环境下反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系，能够根据控制指令中的目标参数信息和对应关系，确定使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足目标参数信息时，信号反射阵列中每一反射单元对应的目标角度。若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息，实现在工作波长范围内对入射信号的传输控制，适用于宽频段且调制过程简单，无需根据不同功能计算所需的材料折射率等性质。
实施例三
如图8所示的是本发明实施例二提供的信号反射阵列的应用装置。在实施例一和二的基础上，本发明实施例还提供了一种信号反射阵列的应用装置8，该装置包括：
工作波长获取模块801，用于获取入射信号的工作波长；
对应关系确定模块802，用于分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；
目标角度计算模块803，用于获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；
旋转模块804，用于若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息。
在一个实施示例中，所述目标参数信息包括聚焦位置；目标角度计算模块803包括：
目标相位计算单元，用于分别确定所述信号反射阵列中各个所述反射单元的焦点位于所述聚焦位置时对应的目标相位；
第一目标角度计算单元，用于根据所述对应关系得到各个所述反射单元满足与所述反射单元对应的所述目标相位时所需旋转的目标角度。
在一个实施示例中，所述目标参数信息包括目标反射角度；目标角度计算模块803包括：
相位周期计算单元，用于根据广义斯涅尔定律确定所述目标反射角度对应的相位周期；
第二目标角度计算单元，用于根据所述对应关系分别计算各个所述反射单元满足所述相位周期时各个所述反射单元所需旋转的目标角度。
本发明实施例提供的一种信号反射阵列的应用装置，获取入射信号的工作波长；分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；当信号反射阵列接收到入射信号时会对该信号进行反射，由于提前获知信号反射阵列内各个反射单元在工作波长的运行环境下反射相位与反射单元的子结构的旋转角度的对应关系，能够根据控制指令中的目标参数信息和对应关系，确定使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足目标参数信息时，信号反射阵列中每一反射单元对应的目标角度。若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息，实现在工作波长范围内对入射信号的传输控制，适用于宽频段且调制过程简单，无需根据不同功能计算所需的材料折射率等性质。
实施例四
图9是本发明实施例四提供的终端设备的结构示意图。该终端设备包括：处理器91、存储器92以及存储在所述存储器92中并可在所述处理器91上运行的计算机程序93，例如用于信号反射阵列的应用方法的程序。所述处理器91执行所述计算机程序93时实现上述信号反射阵列的应用方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S110至S140。
示例性的，所述计算机程序93可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器92中，并由所述处理器91执行，以完成本申请。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序93在所述终端设备中的执行过程。例如，所述计算机程序93可以被分割成工作波长获取模块、对应关系确定模块、目标角度计算模块和旋转模块，各模块具体功能如下：
工作波长获取模块，用于获取入射信号的工作波长；
对应关系确定模块，用于分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；
目标角度计算模块，用于获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；
旋转模块，用于若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息。
所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器91、存储器92以及存储在所述存储器92中的计算机程序93。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器91可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器92可以是所述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器92也可以是外部存储设备，例如信号反射阵列的应用装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器92还可以既包括信号反射阵列的应用装置的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器92用于存储所述计算机程序以及信号反射阵列的应用方法所需的其他程序和数据。所述存储器92还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号反射阵列的应用方法，其特征在于，包括：
获取入射信号的工作波长；
分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；
获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；
若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息。
2.如权利要求1所述的信号反射阵列的应用方法，其特征在于，所述目标参数信息包括聚焦位置；
所述获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度，包括：
分别确定所述信号反射阵列中各个所述反射单元的焦点位于所述聚焦位置时对应的目标相位；
根据所述对应关系得到各个所述反射单元满足与所述反射单元对应的所述目标相位时所需旋转的目标角度。
3.如权利要求1所述的信号反射阵列的应用方法，其特征在于，所述目标参数信息包括目标反射角度；
所述获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度，包括：
根据广义斯涅尔定律确定所述目标反射角度对应的相位周期；
根据所述对应关系分别计算各个所述反射单元满足所述相位周期时各个所述反射单元所需旋转的目标角度。
4.如权利要求1所述的信号反射阵列的应用方法，其特征在于，所述信号反射阵列中的各个所述反射单元与所述信号反射阵列为反射型二维超材料。
5.如权利要求1所述的信号反射阵列的应用方法，其特征在于，所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的太极形状的共振腔体；
所述反射腔的截面为一类拱门形状；所述类拱门形状具体为：在由边长为a的正方形中裁剪预设的拼接图形后得到的形状；所述拼接图形由直径为r的半圆与高为r/2宽为r的长方形拼接得到的；其中，拼接面为所述半圆的弦与所述长方形的任一宽；所述反射腔的腔壁宽度为w；
所述子结构的截面为一类勾玉形状；所述类勾玉形状具体为：由半径为r＝a-2w的第一半圆在其中左边弦上挖去直径为r/2的第二半圆，并在所述第一半圆的右半边弦拼接直径为r/2的第三半圆构成；其中，拼接面为第一半圆的右半边弦与所述第三半圆的弦。
6.如权利要求1所述的信号反射阵列的应用方法，其特征在于，所述反射单元的所有边界均满足诺伊曼边界条件。
7.如权利要求1至6任一项所述的信号反射阵列的应用方法，其特征在于，所述反射单元为亚波长尺寸，所述反射单元的大小与所述工作波长相关。
8.一种信号反射阵列的应用装置，其特征在于，包括：
工作波长获取模块，用于获取入射信号的工作波长；
对应关系确定模块，用于分别确定信号反射阵列内各个反射单元在所述工作波长的运行环境下预先配置的反射相位与所述反射单元的子结构的旋转角度的对应关系；所述反射单元为由反射腔与可旋转的所述子结构组成的共振腔体；所述信号反射阵列由在二维平面中的N个所述反射单元构成；
目标角度计算模块，用于获取控制指令，并根据所述控制指令中的目标参数信息和所述对应关系，计算得到所述信号反射阵列中每一所述反射单元对应的目标角度；
旋转模块，用于若检测到所述入射信号入射所述信号反射阵列，则控制所述信号反射阵列中每一所述反射单元的子结构旋转至与所述子结构对应的所述目标角度，以使经所述信号反射阵列反射的信号的状态满足所述目标参数信息。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述信号反射阵列的应用方法的步骤。
10.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述信号反射阵列的应用方法的步骤。
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