CN113097734B - 不对称电磁波传播的多功能手征超构表面 - Google Patents

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Abstract

提出一种不对称电磁波传播的多功能手征超构表面，其单元由三层介质板和四层金属贴片组成，第一层金属贴片由七段宽度相同、长度不同的长条形金属贴片组成，第二层金属贴片为长条形金属贴片，第三层金属贴片与第一层金属贴片呈手征特性，第四层金属贴片由两个L型和两个Z型金属贴片组合而成。之后由上述单元组成一个28×28的周期阵列。手征超构表面可以在4.71GHz～5.83GHz的频段内将朝+z轴方向入射的x极化波透射出右旋圆极化波，同时在相同的频段内可以将朝‑z轴方向入射的左旋圆极化波反射为左旋圆极化波，相对带宽达到21.25％，透射总能量最高可达77.5％；该手征超构表面具有较宽的工作带宽，在无线射频系统上具有重要的应用价值。

Description

不对称电磁波传播的多功能手征超构表面
技术领域
本发明涉及透射超构表面设计技术，具体涉及不对称电磁波传播的多功能手征超构表面。
背景技术
超构表面是超材料的二维表现形式，是由单元按照周期或非周期的方式进行排列，在微波频段、太赫兹频段以及光学频段可以有效地控制电磁波的波前，具有多功能、剖面低、易加工等特点，在通信、雷达等领域具有很好的前景。基于超构表面设计的不对称传输系统能提高电磁空间的利用率并且可以减小整体系统的体积，具有良好的工艺性。2014年Grbic教授对二维双向各向异性超构表面提出分析方法，导出了S参数与组成表面参数之间的表达式，并详细介绍了其设计步骤，(Carl Pfeiffer and Anthony Grbic，PhysicalReview Applied.vol.2，no.4，pp.044011，2014)，共设计出四款功能不同的非对称器件，并且这四款器件可以分别在微波、毫米波和光波频率下工作，可以看出提出的方法应用的范围很广，具有一般性。随着非对称功能器件的快速发展，学者们提出利用石墨烯来设计手征超构表面，(Zhancheng Li，Wenwei Liu，Hua Cheng，Shuqi Chen and Jianguo Tian，Optics Letters.vol.41，no.13，pp.3142-3145，2016)，该石墨烯超构表面的物理机制是基于对光波敏感的手性等离激元的激励，从而产生圆极化的不对称传输的功能，并且不对称透射峰对石墨烯的费米能量很敏感，所以也可以实现动态可调的功能。此外崔铁军院士团队在微波频段下利用PIN二极管可以实现多频段可调控的不对称传输系统(Chenxi Huang，Jingjing Zhang，Lin Wu，Cheng Zhang，Jin Yang，Liuxi Yang，Junchen Ke，Lin Bai，Qiang Cheng and Tiejun Cui，Advanced Theory And Simulations vol.3，no.12，pp.2000179，2020)，利用传递矩阵法和级联各向异性电阻片的全波模拟来分析该系统的物理机理，通过对外置电压的控制对线极化实现多频段的非对称传输功能。宁波大学研究团队提出具有三重功能的多层超构表面(Quanhai Fang，Lianpei Wu，Weikang Pan，MinhuaLi and Jianfeng Dong，Applied Physics Letters.vol.117，no.7，pp.074102，2020)，对于圆极化波具有不对称传输功能，利用Pancharatnam-Berry(几何)相位原理在9GHz时可以把发散的右旋圆极化波透射为汇聚的左旋圆极化波，同时也可以把汇聚的右旋圆极化波反射为发散的右旋圆极化波，并且在13GHz时还可以对线极化实现异常反射。从以上研究的内容可以看出，现有的不对称传输超构表面主要是控制圆极化电磁波或者线极化电磁波的传输方向，并没有做到可以同时控制线极化波和圆极化波的不对称传输，或者在某一频点上调控透射波和反射波的极化方式，导致工作带宽较窄。在实际应用中，可以增加控制电磁波的极化方式和系统的工作带宽对于不对称传输系统都有着重要的意义。
发明内容
为提高透射超构表面的多功能特征及在无线射频系统中的应用范围，本发明提供一种超构表面单元，以下简称为“单元”，单元由三层介质和四层金属贴片组成；三层介质自上而下或自下而上看，其表面均为正方形；整个单元自上而下看依次为：沿-z轴方向看依次为类似镜像的“S”型的第一层金属贴片、第一层介质板、与x轴的夹角为135°倾斜放置的长方形的第二层金属贴片、第二层介质板、以第一层金属贴片成手性结构的第三层金属贴片、第三层介质板和带缝隙的第四层金属贴片；其中
三层介质板的参数完全相同，并且上下表面均为正方形，边长为p，p就是单元的周期长度；
第一层金属贴片表面类似镜像的“S”型，共由表面为四边形的七段金属贴片依次连接而成，各段之间不留缝隙，其中第一、第七段与z轴平行，第二、第六段与x轴呈α度，第三、第五段与x轴平行，第四段亦与x轴呈α度，显然，第四段与第二、第六段平行并且位于二者之间；第一层金属贴片的大致中心与介质板的中心重合，每段四边形金属贴片的宽度均为w1；第四段金属贴片的边长l1；第三、第五段金属贴片长度均为l2；第二、第六段金属贴片长均为l3；第一、第七段金属贴片长度均为l4；
第二层金属贴片表面形状为长方形且与与x轴的夹角为β，此长方形金属贴片的中心与介质板重合，其中长方形的长度为l5，宽度为w2；
第三层金属贴片与第一层金属贴片成手性结构，金属贴片的中心与介质板的中心重合，七段长方形金属贴片的宽度和长度与第一层金属贴片的参数相同；
第四层金属贴片由两个表面为相反的L型和两个表面为类似Z型的金属贴片组成，按照自左向右的次序，依次是L型金属贴片、第一Z型金属贴片、第二Z型金属贴片、反L型金属贴片；其中L型金属贴片包括竖杆和横杆两部分，竖杆宽度w3，竖杆长度w6，横杆长度w4，横杆宽度w5；第一Z型金属贴片包括上横杆、竖杆、下横杆三部分，上横杆、下横杆长度w7，上横杆、下横杆宽度w5；竖杆宽度w8，竖杆长度w6，竖杆长度w6包含上横杆、下横杆宽度w5；第二Z型金属贴片形状与第一Z型金属贴片完全相同，第一Z型金属贴片的竖杆与第二Z型金属贴片的竖杆之间的距离s1，第一Z型金属贴片的上横杆与第二Z型金属贴片的上横杆之间的距离s2；四个金属贴片作为一个整体，其中心与介质板的中心大致重合；
不对称电磁波传播的多功能手征超构表面单元的四层金属贴片厚度根据需要确定。
在本发明的一个实施例中，边长p在10-20mm范围内；介质厚度t在1-3mm范围内。
在本发明的一个具体实施例中，边长p为15mm；介质厚度t为2mm；介电常数在2.0-4.4范围内。
在本发明的另一个实施例中，第一层金属贴片，宽度w1在1-3mm范围内；第四段金属贴片的边长l1在14-18mm范围内；第三、第五段金属贴片长度l2在4-8mm范围内；第二、第六段金属贴片长l3在4-8mm范围内；第一、第七段金属贴片长度l4在2-6mm范围内。
在本发明的另一个具体实施例中，第一层金属贴片，宽度w1为2mm；第四段金属贴片的边长l1为17mm；第三、第五段金属贴片长度l2为6.5mm；第二、第六段金属贴片长l3为6.3mm；第一、第七段金属贴片长度l4为4mm，α＝45度。
在本发明的又一个实施例中，第二层金属贴片的长方形的长度l5在1-18mm范围内；宽度w2在0.1-3mm范围内。
在本发明的又一个具体实施例中，第二层金属贴片的长方形的长度l5为6mm；宽度w2为1mm，β＝135°。
在本发明的再一个实施例中，L型金属贴片的竖杆宽度w3在0.5-1.5mm范围内；竖杆长度w6在8-13mm范围内；横杆长度w4在2-3mm范围内；横杆宽度w5在1-6mm范围内；第一Z型金属贴片包括上横杆、竖杆、下横杆三部分，上横杆、下横杆长度w7在2-4.5mm范围内；上横杆、下横杆宽度w5在1-6mm范围内；竖杆宽度w8在1-2mm范围内；竖杆长度w6在8-13mm范围内；第一Z型金属贴片的竖杆与第二Z型金属贴片的竖杆之间的距离s1在2-4mm范围内；第一Z型金属贴片的上横杆与第二Z型金属贴片的上横杆之间的距离s2在0.5-2mm范围内。
在本发明的再一个具体实施例中，L型金属贴片的竖杆宽度w3为0.95mm；竖杆长度w6为12mmm；横杆长度w4为2.45mm；横杆宽度w5为3mm；第一Z型金属贴片的上横杆、下横杆长度w7为3.4mm；上横杆、下横杆宽度w5为3mm；竖杆宽度w8为1.5mm；竖杆长度w6为12mmm；第一Z型金属贴片的竖杆与第二Z型金属贴片的竖杆之间的距离s1为3.1mm；第一Z型金属贴片的上横杆与第二Z型金属贴片的上横杆之间的距离s2为1.6mm。
在本发明的还一个实施例中，对单元进行m×m周期组阵，形成超构表面阵列，m范围为2-100。
本发明的多功能手征超构表面实现了电磁波的不对称传播特性，可以工作在一个较宽的频带内，在高度集成的通信设备中有重要的应用价值。
附图说明
图1示出本发明提出的多功能手征超构表面的单元示意图、每层金属贴片结构的示意图和单元组阵后的示意图，其中图1(a)示出多功能手征超构表面单元的立体透视图，图1(b)示出其单元的侧视图，图1(c)示出多功能手征超构表面单元的第一层金属贴片结构的示意图，图1(d)示出多功能手征超构表面单元的第二层金属贴片结构的示意图，图1(e)示出多功能手征超构表面单元的第三层金属贴片结构的示意图，图1(f)示出多功能手征超构表面单元的第四层金属贴片结构的示意图。
图2示出本发明提出的多功能手征超构表面单元在线极化波沿+z轴方向入射时透射的频率响应和圆极化波沿-z轴方向入射时反射的频率响应以及x极化波分别沿+z轴和-z轴入射时透射总能量的不对称值；其中图2(a)是沿+z轴方向入射的x极化波和y极化波透射出的四条透射系数曲线，图2(b)是沿+z轴方向入射的x极化波透射出的两条透射相位曲线和对应的相位差曲线，图2(c)是沿+z轴方向入射的x极化波透射的轴比和总透射率曲线，图2(d)是沿-z轴入射的两种圆极化波入射时的反射的四条反射系数曲线，图2(e)是沿+z轴入射的x极化波透射出两种圆极化波的透射系数曲线，图2(f)是x极化波分别沿+z轴和-z轴入射时的两条透射总能量系数曲线以及透射总能量的不对称值曲线。
图3示出本发明提出的多功能手征超构表面分别沿+z轴方向入射的x极化波和沿-z轴方向入射的左旋圆极化波在不同方位角和俯仰角时的透射率谱图和反射率谱图；其中图3(a)、(b)分别表示的是x极化波透射出右旋圆极化波的随方位角和俯仰角变化的谱图，图3(c)、(d)分别表示的是左旋圆极化波反射为左旋圆极化波的随方位角和俯仰角变化的谱图。
图4示出本发明处于测试中的多功能手征超构表面阵列及加工样品的正面和背面。
图5示出本发明提出的多功能手征超构表面沿+z轴方向入射的x极化波时透射的频率响应和沿-z轴方向入射的圆极化波反射的频率响应的仿真曲线和测试曲线；图5(a)示出的是同极化和交叉极化透射系数的仿真曲线和测试曲线，图5(b)示出的是同极化和交叉极化透射相位的仿真曲线和测试曲线，图5(c)示出的是右旋圆极化波透射系数的仿真曲线和测试曲线，图5(d)示出的是左旋圆极化波反射系数的仿真曲线和测试曲线。
具体实施方式
本发明提出不对称电磁波传播的多功能手征超构表面，超构表面单元(以下简称为“单元”)立体透视图如图1(a)所示，单元侧视图如图1(b)所示。单元由三层介质和四层金属贴片组成。三层介质自上而下或自下而上看，其表面均为正方形。整个单元自上而下看依次为：沿-z轴方向看依次为类似镜像的“S”型的第一层金属贴片、第一层介质板、与x轴的夹角为135°倾斜放置的长方形的第二层金属贴片、第二层介质板、以第一层金属贴片成手性结构的第三层金属贴片、第三层介质板和带缝隙的第四层金属贴片。第一至第四层金属贴片分别如图1(c)、(d)、(e)、(f)所示。
具体如下：
三层介质板的参数完全相同，并且上下表面均为正方形，边长为p，p即为单元的周期长度，边长p在10-20mm范围内，优选值为15mm；介质厚度t在1-3mm范围内，优选值为2mm；介电常数在2.0-4.4范围内，优选值为2.2；正切损耗值在0.0001-0.025范围内，优选值为0.0009。
第一层金属贴片表面类似镜像的“S”型，共由表面为四边形的七段金属贴片依次连接而成，各段之间不留缝隙，如图1(c)所示，其中第一、第七段与z轴平行，第二、第六段与x轴呈45度，第三、第五段与x轴平行，第四段亦与x轴呈45度，显然，第四段与第二、第六段平行并且位于二者之间。第一层金属贴片的大致中心与介质板的中心重合，每段四边形金属贴片的宽度均为w1，宽度w1在1-3mm范围内，优选值为2mm；第四段金属贴片的边长l1，边长l1在14-18mm范围内，优选值为17mm；第三、第五段金属贴片长度均为l2，边长l2在4-8mm范围内，优选值为6.5mm；第二、第六段金属贴片长均为l3，边长l3在4-8mm范围内，优选值为6.3mm；第一、第七段金属贴片长度均为l4，边长l4在2-6mm范围内，优选值为4mm。
第二层金属贴片表面形状为长方形且与与x轴的夹角为135°，如图1(d)所示。此长方形金属贴片的中心与介质板重合，其中长方形的长度为l5，l5在1-18mm范围内，优选值为6mm；宽度为w2，w2在0.1-3mm范围内，优选值为1mm。
第三层金属贴片与第一层金属贴片成手性结构，如图1(e)所示。金属贴片的中心与介质板的中心重合，七段长方形金属贴片的宽度和长度与第一层金属贴片的参数相同，使第一层金属贴片以x为轴旋转180°，再以z为轴逆时针(从+z轴向-z轴方向看)旋转90°后，就得到了与之成手性结构的第三层金属贴片。
第四层金属贴片由两个表面为相反的L型和两个表面为类似Z型的金属贴片组成，按照自左向右的次序，依次是L型金属贴片、第一Z型金属贴片、第二Z型金属贴片、反L型金属贴片，如图1(f)所示。其中L型金属贴片包括竖杆和横杆两部分，竖杆宽度w3在0.5-1.5mm范围内，优选值为0.95mm；竖杆长度w6在8-13mm范围内，优选值为12mmm；横杆长度(沿x方向)w4在2-3mm范围内，优选值为2.45mm；横杆宽度(沿y方向)w5在1-6mm范围内，优选值为3mm。第一Z型金属贴片包括上横杆、竖杆、下横杆三部分，上横杆、下横杆长度(沿x方向)w7在2-4.5mm范围内，优选值为3.4mm；上横杆、下横杆宽度(沿y方向)w5在1-6mm范围内，优选值为3mm；竖杆宽度w8在1-2mm范围内，优选值为1.5mm；竖杆长度w6在8-13mm范围内，优选值为12mmm，需要说明的是，竖杆长度w6包含了上横杆、下横杆宽度w5。第二Z型金属贴片形状与第一Z型金属贴片完全相同，第一Z型金属贴片的竖杆与第二Z型金属贴片的竖杆之间的距离s1在2-4mm范围内，优选值为3.1mm；第一Z型金属贴片的上横杆与第二Z型金属贴片的上横杆之间的距离s2在0.5-2mm范围内，优选值为1.6mm。四个金属贴片作为一个整体，其中心与介质板的中心大致重合。
不对称电磁波传播的多功能手征超构表面单元的四层金属贴片厚度在0.02-1mm范围内，优选值为0.035mm。
对上述多功能手征超构表面单元进行m×m周期组阵，形成超构表面阵列。m可选2-100，优选值为28。组阵方式为本领域技术人员熟知，不再累述。
仿真软件采用CST STUDIO SUITE 2018，在Flouquet模式的边界条件下对模型进行仿真计算。首先设置+z轴方向垂直传播的电磁波为线极化模式，图2(a)分别示出x极化波沿+z轴入射后透射出的两条透射系数曲线和y极化波沿+z轴入射后透射出的两条透射系数曲线，即tyx、txx、txy和tyy，从图中可以看出y极化波透射出的能量较小，x极化波透射出的能量较大，并且在4.71GHz～5.83GHz频带内透射出的同极化波和交叉极化波的能量大致相等。在图2(b)中分别给出了x极化波沿+z轴入射后透射出的两条透射相位曲线以及对应的相位差曲线，可以看出在4.71GHz～5GHz频带内的相位差大约在-90°左右，在5GHz～5.83GHz频带内的相位差大约在270°左右，因为电磁波的变化周期为2π，所以当相位差为-90°和当相位差为270°的效果是相同的，即y极化波滞后x极化波，又因为沿+z周传播，所以根据右手定则可以判断透射出右旋圆极化波。图2(c)给出了轴比和总透射率两条曲线，可以看出在4.71GHz～5.83GHz频带内轴比小于3dB，并且在这个频带内最高能透射出有77.5％的能量。图2(d)给出了圆极化波沿-z轴入射后的四条反射系数曲线，即rLL、rRl、rRR和rLR，可以看出同样在4.71GHz～5.83GHz频带内左旋圆极化波基本都反射为左旋圆极化波，说明此时反射的左旋圆极化波无相位改变，无论右旋圆极化波反射为右旋圆极化波还是左旋圆极化波能量都是比较小的，所以入射的右旋圆极化波的能量基本都透射出去了。图2(e)示出x极化波沿+z轴入射后透射出圆极化波的透射系数曲线，即tR-x和tL-x，可以看出在4.71GHz～5.83GHz频带内透射出的右旋圆极化波的能量要远远大于左旋圆极化波的能量，并且透射系数最高可达0.9，可以说明在4.71GHz～5.83GHz频带内x极化波沿+z轴入射后透射出的极化波为右旋圆极化波。图2(f)示出x极化波分别沿+z轴和-z轴入射后的透射能量曲线和不对称值曲线，可以看出在4.71GHz～5.83GHz频带内x极化波沿-z轴的透射能量是沿+z轴的透射能量两倍以上，在不对称值曲线上也能看出在4.71GHz～5.83GHz频带内数值很大，最高可达0.45，具有很好的不对称传输的特性。
图3(a)、(b)分别表示的是x极化波透射出右旋圆极化波的随方位角和俯仰角变化的谱图，可以看出随着方位角的变化透射率有着180°的周期变化规律，工作频带内在[0～30°]、[150°～210°]、[330°～360°]可以实现较好的透射效果，随着俯仰角的变化透射率有着90°的周期变化规律，工作频带内在[-75°～75°]可以实现较好的透射效果；其中图3(c)、(d)分别表示的是左旋圆极化波反射为左旋圆极化波的随方位角和俯仰角变化的谱图，可以看出随着方位角的变化反射效果基本不变化，具有方位角不敏感的特性，随着俯仰角的变化透射率有着90°的周期变化规律，当俯仰角度逐渐变大时，工作频带被分割成两段，并且高频部分随着角度增大而增大。
本发明制作的是28×28的多功能手征超构表面阵列样品，此样品共由784个单元组成，测试环境为微波暗室(如图4所示)，利用矢量网络分析仪、两对线极化喇叭天线和两对圆极化喇叭天线并采用远场测量方法测试上述样品。
图5(a)示出的是同极化和交叉极化透射系数的仿真曲线和测试曲线，图5(b)示出的是同极化和交叉极化透射相位的仿真曲线和测试曲线，可以看出x极化波的透射系数和透射相位的测试结果与仿真结果吻和较好，图5(c)示出的是右旋圆极化波透射系数的仿真曲线和测试曲线，可以看出测试结果有些向低频移动，测试的透射总能量和仿真的大致相等。图5(d)示出的是左旋圆极化波反射系数的仿真曲线和测试曲线，测试结果没有频偏，整体能量略低于仿真结果。

Claims (10)

1.一种超构表面单元，以下简称为“单元”，其特征在于，单元由三层介质和四层金属贴片组成；三层介质自上而下或自下而上看，其表面均为正方形；整个单元自上而下看依次为：沿-z轴方向看依次为类似镜像的“S”型的第一层金属贴片、第一层介质板、与x轴的夹角为135°倾斜放置的长方形的第二层金属贴片、第二层介质板、以第一层金属贴片成手性结构的第三层金属贴片、第三层介质板和带缝隙的第四层金属贴片；其中
三层介质板的参数完全相同，并且上下表面均为正方形，边长为p，p就是单元的周期长度；
第一层金属贴片表面类似镜像的“S”型，共由表面为四边形的七段金属贴片依次连接而成，各段之间不留缝隙，其中第一、第七段与z轴平行，第二、第六段与x轴呈α度，第三、第五段与x轴平行，第四段亦与x轴呈α度，显然，第四段与第二、第六段平行并且位于二者之间；第一层金属贴片的中心与介质板的中心重合，每段四边形金属贴片的宽度均为w1；第四段金属贴片的边长l1；第三、第五段金属贴片长度均为l2；第二、第六段金属贴片长均为l3；第一、第七段金属贴片长度均为l4；
第二层金属贴片表面形状为长方形且与x轴的夹角为β，此长方形金属贴片的中心与介质板重合，其中长方形的长度为l5，宽度为w2；
第三层金属贴片与第一层金属贴片成手性结构，金属贴片的中心与介质板的中心重合，七段长方形金属贴片的宽度和长度与第一层金属贴片的参数相同；
第四层金属贴片由两个表面为相反的L型和两个表面为类似Z型的金属贴片组成，按照自左向右的次序，依次是L型金属贴片、第一Z型金属贴片、第二Z型金属贴片、反L型金属贴片；其中L型金属贴片包括竖杆和横杆两部分，竖杆宽度w3，竖杆长度w6，横杆长度w4，横杆宽度w5；第一Z型金属贴片包括上横杆、竖杆、下横杆三部分，上横杆、下横杆长度w7，上横杆、下横杆宽度w5；竖杆宽度w8，竖杆长度w6，竖杆长度w6包含上横杆、下横杆宽度w5；第二Z型金属贴片形状与第一Z型金属贴片完全相同，第一Z型金属贴片的竖杆与第二Z型金属贴片的竖杆之间的距离s1，第一Z型金属贴片的上横杆与第二Z型金属贴片的上横杆之间的距离s2；四个金属贴片作为一个整体，其中心与介质板的中心重合；
不对称电磁波传播的多功能手征超构表面单元的四层金属贴片厚度根据需要确定。
2.如权利要求1所述的超构表面单元，其特征在于，边长p在10-20mm范围内；介质厚度t在1-3mm范围内。
3.如权利要求2所述的超构表面单元，其特征在于，边长p为15mm；介质厚度t为2mm；介电常数在2.0-4.4范围内。
4.如权利要求1所述的超构表面单元，其特征在于，第一层金属贴片，宽度w1在1-3mm范围内；第四段金属贴片的边长l1在14-18mm范围内；第三、第五段金属贴片长度l2在4-8mm范围内；第二、第六段金属贴片长l3在4-8mm范围内；第一、第七段金属贴片长度l4在2-6mm范围内。
5.如权利要求4所述的超构表面单元，其特征在于，第一层金属贴片，宽度w1为2mm；第四段金属贴片的边长l1为17mm；第三、第五段金属贴片长度l2为6.5mm；第二、第六段金属贴片长l3为6.3mm；第一、第七段金属贴片长度l4为4mm，α＝45度。
6.如权利要求1所述的超构表面单元，其特征在于，第二层金属贴片的长方形的长度l5在1-18mm范围内；宽度w2在0.1-3mm范围内。
7.如权利要求6所述的超构表面单元，其特征在于，第二层金属贴片的长方形的长度l5为6mm；宽度w2为1mm，β＝135°。
8.如权利要求1所述的超构表面单元，其特征在于，L型金属贴片的竖杆宽度w3在0.5-1.5mm范围内；竖杆长度w6在8-13mm范围内；横杆长度w4在2-3mm范围内；横杆宽度w5在1-6mm范围内；第一Z型金属贴片包括上横杆、竖杆、下横杆三部分，上横杆、下横杆长度w7在2-4.5mm范围内；上横杆、下横杆宽度w5在1-6mm范围内；竖杆宽度w8在1-2mm范围内；竖杆长度w6在8-13mm范围内；第一Z型金属贴片的竖杆与第二Z型金属贴片的竖杆之间的距离s1在2-4mm范围内；第一Z型金属贴片的上横杆与第二Z型金属贴片的上横杆之间的距离s2在0.5-2mm范围内。
9.如权利要求8所述的超构表面单元，其特征在于，L型金属贴片的竖杆宽度w3为0.95mm；竖杆长度w6为12mmm；横杆长度w4为2.45mm；横杆宽度w5为3mm；第一Z型金属贴片的上横杆、下横杆长度w7为3.4mm；上横杆、下横杆宽度w5为3mm；竖杆宽度w8为1.5mm；竖杆长度w6为12mmm；第一Z型金属贴片的竖杆与第二Z型金属贴片的竖杆之间的距离s1为3.1mm；第一Z型金属贴片的上横杆与第二Z型金属贴片的上横杆之间的距离s2为1.6mm。
10.如权利要求1所述的超构表面单元，其特征在于，对单元进行m×m周期组阵，形成超构表面阵列，m范围为2-100。
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