CN114221138A - 人工电磁超表面及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种人工电磁超表面，用于生成贝塞尔涡旋波束，属于微波段电磁波调控技术领域。所述人工电磁超表面由多个均匀布置的柱状介质基础单元构成；其中，各介质基础单元的尺寸信息由预设工作场景信息决定；各介质基础单元的工作面为凹面结构，且所述凹面存在一个十字形空气柱，所述凹面和所述十字形空气柱共同构成电磁抗反射结构；所述十字形空气柱的尺寸根据对应的介质基础单元的尺寸信息自适应调整确定。本发明方案利用了人工电磁表面的相位突变特性，使通过本发明设计的全介质透射型人工电磁超表面的球面电磁波可以转化为携带轨道角动量的贝塞尔电磁波，具有极化适应性强、透射效率高、设计简单、成本低廉、易于加工等优点。

Description

人工电磁超表面及其制作方法

技术领域

本发明涉及微波段电磁波调控技术领域，具体地涉及一种人工电磁超表面及一种人工电磁超表面制作方法。

背景技术

随着时代的发展，新媒体、视频通话、无人驾驶、物联网，对通信的容量、响应速度等方面提出了更高等的要求。可利用的频谱资源变得愈发紧缺，如何提高频谱利用率再次成为通信技术面临的重要挑战。轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）技术作为一种新的复用技术，从一种新的维度加大系统容量以及频谱利用率。其将载波所携带的轨道角动量模式作为调制参数，利用轨道角动量模式的正交性，将多路信号调制到不同的轨道角动量模式上，进而得到多个相互独立的轨道角动量信道。携带轨道角动量的电磁波为涡旋波，与之对应的涡旋电磁波技术也逐渐成为重要的研究课题。

贝塞尔波束因其无衍射的特性受到很多研究者的关注，虽然绝对无衍射的贝塞尔波束无法实现，但近似的贝塞尔波束任然能够无衍射的传播相当远的距离。利用贝塞尔波束的无衍射特性使轨道角动量波分散的波束汇聚具有很大的研究价值。现阶段可以生成贝塞尔涡旋波束的人工电磁超表面多为反射型超表面，其轴向生成的涡旋波与正馈的馈源之间也有严重的馈电阻塞效应，导致了涡旋波的纯度降低，针对上述问题，需要创造一种新的用于产生贝塞尔涡旋波束的人工电磁超表面。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种人工电磁超表面及制作方法，以至少解决现有生成贝塞尔涡旋波束纯度不高的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种人工电磁超表面，用于生成贝塞尔涡旋波束，所述人工电磁超表面由多个均匀布置的柱状介质基础单元构成；其中，各介质基础单元的尺寸信息由预设工作场景信息决定；各介质基础单元的工作面为凹面结构，且所述凹面存在一个十字形空气柱；所述凹面和所述十字形空气柱共同构成电磁抗反射结构；所述十字形空气柱的尺寸根据对应的介质基础单元的尺寸信息自适应调整确定。

可选的，各介质基础单元的横截面为正方形。

可选的，各介质基础单元的尺寸信息包括：介质基础单元的高度和横截面边长。

可选的，所述预设工作场景信息包括：工作频率波长、贝塞尔波束射出方向、人工电磁超表面的焦距、涡旋波阶数。

可选的，各介质基础单元的高度确定规则为：预设坐标体系，并基于所述预设坐标体系获得各介质基础单元的坐标信息；其中，所述预设坐标体系是以人工电磁超表面的中心为原点建立的坐标系，经过原点且垂直于人工电磁表面的直线为z轴；基于各介质基础单元的坐标信息和所述预设工作场景信息获得各介质基础单元对应的相位补偿量，相位补偿量计算公式为：

其中，

为第i个介质基础单元的相位补偿量；

为工作频率波长；

为贝塞尔波束射出方向与z轴的夹角；

为人工电磁超表面的焦距；

为涡旋波阶数；

为第i个介质基础单元在所述预设坐标体系中的坐标信息；分别对照各介质基础单元的相位补偿量和预设的介质基础单元高度与相位补偿量的对照表，对应获得各介质基础单元的高度。

可选的，各介质基础单元的横截面边长相同；各介质基础单元的横截面边长与所述预设工作场景信息之间的关系为：

其中，w₁为各介质基础单元的横截面边长；

为工作频率波长。

可选的，所述凹面为正方形内凹面；所述凹面的边宽与对应的介质基础单元的横截面边长相关，二者的关系为：

其中，w₂为凹面的边宽；w₁为对应介质基础单元的横截面边长。

可选的，所述十字形空气柱的空隙宽度为：

其中，w₃为十字形空气柱的空隙宽度；h为对应的介质基础单元的高度。

本发明第二方面提供一种人工电磁超表面制作方法，适用于上述的人工电磁超表面，所述方法包括：获取工作场景信息；根据所述工作场景信息确定人工电磁超表面的各介质基础单元的尺寸信息和人工电磁超表面的布局信息；根据各介质基础单元的尺寸信息和所述人工电磁超表面的布局信息进行人工电磁超表面构建。

可选的，所述工作场景信息包括：工作频率波长、贝塞尔波束射出方向、人工电磁超表面的焦距、涡旋波阶数；各介质基础单元的尺寸信息包括：各介质基础单元的高度和横截面边长。

可选的，根据所述工作场景信息确定人工电磁超表面的布局信息，包括：根据预设人工电磁超表面信息确定在人工电磁超表面上各像素点的坐标信息；其中，每个像素点对应一个介质基础单元；基于各像素点的坐标信息和工作场景信息确定各像素点的相位补偿量；将各像素点的相位补偿量作为对应位置的介质基础单元的相位补偿量，并基于该相位补偿量进行各像素点的介质基础单元的确定，以此在每个像素点布置适配的介质基础单元。

可选的，基于3D打印技术进行所述人工电磁超表面构建。

通过上述技术方案，本发明利用了人工电磁表面的相位突变特性，使通过本发明设计的全介质透射型人工电磁超表面的球面电磁波可以转化为携带轨道角动量的贝塞尔电磁波。与其他超表面或轨道角动量波产生天线相比，具有极化适应性强、透射效率高、质量轻、设计简单、成本低廉、易于加工等优点。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的人工电磁超表面的结构示意图；

图2是本发明一种实施方式提供的介质基础单元的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式提供的人工电磁超表面制作方法的步骤示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

随着时代的发展，新媒体、视频通话、无人驾驶、物联网，对通信的容量、响应速度等方面提出了更高等的要求。可利用的频谱资源变得愈发紧缺，如何提高频谱利用率再次成为通信技术面临的重要挑战。轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）技术作为一种新的复用技术，从一种新的维度加大系统容量以及频谱利用率。其将载波所携带的轨道角动量模式作为调制参数，利用轨道角动量模式的正交性，将多路信号调制到不同的轨道角动量模式上，进而得到多个相互独立的轨道角动量信道。携带轨道角动量的电磁波为涡旋波，与之对应的涡旋电磁波技术也逐渐成为重要的研究课题。然而轨道角动量波也有其先天的弱点，因其特殊的相位分布导致波束分散难以集中。贝塞尔波束因其无衍射的特性受到很多研究者的关注，虽然绝对无衍射的贝塞尔波束无法实现，但近似的贝塞尔波束任然能够无衍射的传播相当远的距离。利用贝塞尔波束的无衍射特性使轨道角动量波分散的波束汇聚具有很大的研究价值。

到目前为止，常见的涡旋电磁波的产生方法有：圆形阵列天线、螺旋相位板天线、介质谐振器天线、电磁超表面天线。圆形阵列天线需要复杂的馈电网络；螺旋相位板体积大、加工精度高不易加工；介质谐振器天线，增益较低且OAM模式单一；人工电磁超表面相较于其他方法具有易加工、高增益、无需复杂的馈电网络等特点，因此引起了研究者的关注。

近年来无线通信的发展对频谱资源及高速数据传输速率的需求不断提升，因此携带轨道角动量OAM的涡旋波引起了广大研究人员的注意，但是目前大多的可以生成涡旋波的天线由于涡旋波的发散性，不能远距离传输、增益较低且需要更大的接收天线，限制了其部分的实际应用。因此可以生成贝塞尔涡旋波束的人工电磁超表面具有很大的研究价值。

现阶段可以生成贝塞尔涡旋波束的人工电磁超表面多为反射型超表面，其轴向生成的涡旋波与正馈的馈源之间也有严重的馈电阻塞效应，导致了涡旋波的纯度降低，而透射型超表面并不受此影响。与此同时全介质透射型人工电磁超表面与金属型人工电磁超表面相比，介电损耗更低，可利用3D打印技术加工制作，成本低廉。因此可以生成贝塞尔涡旋波束的全介质透射型人工电磁超表面在无线通信领域中具有更广阔的应用场景。本发明方案便提出了一种新的人工电磁超表面，其具体为可生成贝塞尔涡旋波束的全介质透射型人工电磁超表面。包含一种柱状介质基础单元；所述柱状介质基础单元上下挖去两个部分，形成两个方形空气柱，以此作为电磁抗反射结构，内部为具有自适应宽度的十字型空气柱。本发明中，调整介质基础单元的高度，能够使得基础单元的相位补偿量在[0,360]变化。且本发明中，调整介质基础单元的高度，能够使得基础单元内部的十字型空气柱宽度随着介质基础单元的高度变化而变化，介质柱高度越高宽度越大。

图1是本发明一种实施方式提供的人工电磁超表面的结构示意图。如图1所示，本发明实施方式提供一种人工电磁超表面，所述人工电磁超表面包括：所述人工电磁超表面由多个均匀布置的柱状介质基础单元构成；其中，各介质基础单元的尺寸信息由预设工作场景信息决定；各介质基础单元的工作面端具有凹面结构，且所述凹面存在一个十字形空气柱；所述凹面和所述十字形空气柱共同构成电磁抗反射结构；所述十字形空气柱的尺寸根据对应的介质基础单元的尺寸信息自适应调整确定。

在本发明实施例中，如图2所述，单个介质基础单元包括一个位于工作面的凹面和一个从凹面底部向介质接触单元尾部延伸的十字形空心柱。通过这种结构形成全介质透射型人工电磁超表面。使得通过本发明设计的全介质透射型人工电磁超表面的球面电磁波可以转化为携带轨道角动量的贝塞尔电磁波。在应用方法中，可以将本发明设计的人工电磁表面放置于喇叭天线上或合适大小的阵列天线上就能实现将普通球面波转化为准平面波再进一步转化为携带轨道角动量的贝塞尔波束。

优选的，所述各介质基础单元的横截面为正方形。

在本发明实施例中，在常规的生产生活中，为了便于生产制造和工艺装配，越规整的结构，其制作难度和装配难度均会更小。本发明方案中，正是为了实现这种降低制作难度和组装难度的构思，将介质基础单元和人工电磁超表面均涉及为正方向截面。使得最终结构工艺简单，方便加工，结构稳定，也使得各介质基础单元工作可以形成一个严密的表面。且因为正方形具有各项同性，对透镜表面的放置顺序没有要求，使得装配难度更小。

优选的，所述各介质基础单元的尺寸信息包括：各介质基础单元的高度和横截面边长。

在本发明实施例中，上述已知，在本发明中，调整介质基础单元的高度，能够使得基础单元的相位补偿量在[0,360]变化。且本发明中，调整介质基础单元的高度，能够使得基础单元内部的十字型空气柱宽度随着介质基础单元的高度变化而变化，介质柱高度越高宽度越大。可以看出，本发明进行适应工作的核心是调整各介质基础单元的高度和空气柱空隙宽度，二者存在联动关系，为了准确获知二者的联动关系，切实现二者在设计过程中的联动，需要进行介质基础单元尺寸信息设计和调整。优选的，各介质基础单元的尺寸信息包括：各介质基础单元的高度和横截面边长。

优选的，所述预设工作场景信息包括：工作频率波长、贝塞尔波束射出方向、人工电磁超表面的焦距、涡旋波阶数。

在本发明实施例中，任何涉及就是需要满足使用需求，只要了解的使用需求，才能根据需求进行装置设计。本发明方案中，同样需要根据使用需求进行各介质基础单元设计和排布，以保证最终获得的人工电磁超表面能够符合预设使用需求。在具体形成人工电磁表面时，先根据工作频率确定介质基础单元横截面的长度，然后根据相位补偿量的公式计算出人工电磁表面上各个移相单元的相位补偿量，事先准备好工作频率下介质基础单元高度与相位补偿量的对照表，根据各个移相单元的相位补偿量则能够轻易确定介质基础单元高度，根据介质基础单元高度可计算出十字形空气柱的宽度并完全确定介质基础单元的参数。为了便于后续进行该相位补偿量计算，本发明需要获取的预设工作场景信息包括：工作频率波长、贝塞尔波束射出方向、人工电磁超表面的焦距、涡旋波阶数。

优选的，所述各介质基础单元的高确定规则为：预设坐标体系，并基于所述预设坐标体系获得各介质基础单元的坐标信息；其中，所述预设坐标体系包括：以人工电磁超表面的中心为原点建立坐标系，经过原点且垂直于人工电磁表面的直线为z轴；基于各介质基础单元的坐标信息和所述预设工作场景信息获得对应各介质基础单元的相位补偿量，其计算公式为：

其中，

为第i个介质基础单元的相位补偿量；

为工作频率波长；

为贝塞尔波束射出方向与z轴的夹角；

为人工电磁超表面的焦距；

为涡旋波阶数；

为第i个介质基础单元在所述预设坐标体系中的坐标信息；分别对照各介质基础单元的相位补偿量和预设的介质基础单元高度与相位补偿量的对照表，对应获得各介质基础单元的高度。上述各介质基础单元的相位补偿量计算公式是普通球面波转化为准平面波的规律、轨道角动量波相位补偿规律和贝塞尔波相位补偿规律的叠加，其中，普通球面波转化为准平面波规律与贝塞尔波相位补偿规律为：

轨道角动量波相位补偿规律为：

这两个规律的叠加，便是对应介质基础单元的相位补偿量。根据现有知识图谱便可以整理获得介质基础单元高度与相位补偿量的对照表，计算获得各介质基础单元的相位补偿量后，便可以对应确定该位置介质基础单元的高度信息。

优选的，各介质基础单元的横截面边长相同；各介质基础单元的横截面边长与所述预设工作场景信息之间的关系为：

其中，w₁为各介质基础单元的横截面边长；

为工作频率波长。

在本发明实施例中，因为工作性能仅与介质基础单元的高度和十字空心柱相关，所以，为了制造简单，各介质基础单元的横截面边长设计相同。为了满足需求，空气（凹面）与介质的占比为0.76（即空气的边长应为介质柱边长的0.76倍），介质柱边长小于0.6倍的中心频率时，介质可以达到电磁波零反射的效果。因此w₁设置为半波长，但因为横截面边长对实际使用效果影响程度很小，所以其大小值可以存在一定的波动，即预设的半波长周围浮动10%均可以满足预期。

优选的，所述凹面为正方形内凹面；所述凹面的边宽与对应介质基础单元的横截面边长相关，二者的关系为：

其中，w₂为凹面的边宽；w₁为对应介质基础单元的横截面边长。

在本发明实施例中，上述已知，凹面的边长应为介质柱边长的0.76倍，所以基于该占比特性，确定了凹面宽度的计算公式。

优选的，所述十字形空气柱的空隙宽度为：

其中，w₃为十字形空气柱的空隙宽度；h为对应介质单元的高度。

在本发明实施例中，介质柱内部的十字型空气柱的宽度w₃随介质柱高度h变化而变化，其计算公式为：

通过改变介质基础单元的高度可得到在同一工作频率下对应的相移量。

在一种可能的实施方式中，焦径比需要根据实际情况具体调整（根据确定的馈源天线辐射出的主波束具体调整）。当天线焦径比过小时，来自馈源天线辐射出的电磁波几乎无法被透镜外围单元接受到，外围入射角过大会导致相位补偿从而产生巨大偏差。当焦距与直径之比过大时，馈源天线辐射的外围电磁波大部分将会被泄露，而不是被超表面透镜接收，这将导致天线增益性能提高缓慢、效率低下。其中，焦径比是指透镜天线的焦距F与阵面的直径之比。因此需要综合考虑透镜表面的尺寸与焦距，在这里将焦距设置为100mm，单元个数设置为19个（109.25mm）天线的效果比较好，当然焦距和单元个数可以根据实际情况进行调整。基于此，确定人工电磁超表面的设计尺寸为109.25mm×109.25mm。根据上诉介质基础单元的尺寸信息确定规则，确定每个介质基础单元的横截面边长为5.75mm×5.75mm。

图3是本发明一种实施方式提供的人工电磁超表面制作方法的方法流程图。适用于上述的人工电磁超表面如图3所示，本发明实施方式提供一种人工电磁超表面制作方法，所述方法包括：

步骤S10：获取工作场景信息。

具体的，本发明方案中，同样需要根据使用需求进行各介质基础单元设计和排布，以保证最终获得的人工电磁超表面能够符合预设使用需求。在具体形成人工电磁表面时，先根据工作频率确定介质基础单元横截面的长度，然后根据相位补偿量的公式计算出人工电磁表面上各个移相单元的相位补偿量，事先准备好工作频率下介质基础单元高度与相位补偿量的对照表，根据各个移相单元的相位补偿量则能够轻易确定介质基础单元高度，根据介质基础单元高度可计算出十字形空气柱的宽度并完全确定介质基础单元的参数。为了便于后续进行该相位补偿量计算，本发明需要获取的预设工作场景信息包括：工作频率波长、贝塞尔波束射出方向、人工电磁超表面的焦距、涡旋波阶数。

步骤S20：根据所述工作场景信息确定人工电磁超表面的各介质基础单元的尺寸信息和人工电磁超表面的布局信息。

具体的，本发明进行适应工作的核心是调整各介质基础单元的高度和空气柱空隙宽度，二者存在联动关系，为了准确获知二者的联动关系，切实现二者在设计过程中的联动，需要进行介质基础单元尺寸信息设计和调整。优选的，各介质基础单元的尺寸信息包括：各介质基础单元的高度和横截面边长。

其中，所述各介质基础单元的高确定规则为：预设坐标体系，并基于所述预设坐标体系获得各介质基础单元的坐标信息；其中，所述预设坐标体系包括：以人工电磁超表面的中心为原点建立坐标系，经过原点且垂直于人工电磁表面的直线为z轴；基于各介质基础单元的坐标信息和所述预设工作场景信息获得对应各介质基础单元的相位补偿量，其计算公式为：

其中，

为第i个介质基础单元的相位补偿量；

为工作频率波长；

为贝塞尔波束射出方向与z轴的夹角；

为人工电磁超表面的焦距；

为涡旋波阶数；

为第i个介质基础单元在所述预设坐标体系中的坐标信息；分别对照各介质基础单元的相位补偿量和预设的介质基础单元高度与相位补偿量的对照表，对应获得各介质基础单元的高度。

各介质基础单元的横截面边长相同；各介质基础单元的横截面边长与所述预设工作场景信息之间的关系为：

其中，w₁为各介质基础单元的横截面边长；

为工作频率波长。

所述凹面为正方形凹面；所述凹面的边宽与对应介质基础单元的横截面边长相关，二者的关系为：

其中，w₂为凹面的边宽；w₁为对应介质基础单元的横截面边长。

所述十字形空气柱的空隙宽度为：

其中，w₃为十字形空气柱的空隙宽度；h为对应介质单元的高度。

步骤S30：根据各介质基础单元的尺寸信息和所述人工电磁超表面的布局信息进行人工电磁超表面构建。

具体的，人工电磁超表面的布局信息便是确定每个位置应该放置何种尺寸的介质基础单元，在未放置介质基础单元的前提下，获得每个像素点的坐标信息，然后基于该坐标信息确定对应位置的介质举出单元的尺寸信息，后续根据计算尺寸信息进行介质基础单元构建也好，还是基于计算尺寸信息进行已构建的介质基础单元排布也好，只要实现位置需求尺寸和介质基础单元实际尺寸匹配便可，完成人工电磁超表面制作。

优选的，基于3D打印技术进行所述人工电磁超表面构建。

在本发明实施例中，人工电磁表面具有天然物质不存在的特殊性能。本发明利用了人工电磁表面的相位突变特性，使通过本发明设计的全介质透射型人工电磁超表面的球面电磁波可以转化为携带轨道角动量的贝塞尔电磁波。使用时可以将本发明设计的人工电磁表面放置于喇叭天线上或合适大小的阵列天线上就能实现将普通球面波转化为准平面波再进一步转化为携带轨道角动量的贝塞尔波束。本发明提出的一种可生成贝塞尔涡旋波束的全介质透射型人工电磁超表面，与其他超表面或轨道角动量波产生天线相比，具有极化适应性强、透射效率高、质量轻、设计简单、成本低廉、易于加工等优点。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (12)

1.一种人工电磁超表面，用于生成贝塞尔涡旋波束，其特征在于，所述人工电磁超表面由多个均匀布置的柱状介质基础单元构成；其中，

各介质基础单元的尺寸信息由预设工作场景信息决定；

各介质基础单元的工作面为凹面结构，且所述凹面存在一个十字形空气柱，所述凹面和所述十字形空气柱共同构成电磁抗反射结构；

所述十字形空气柱的尺寸根据对应的介质基础单元的尺寸信息自适应调整确定。

2.根据权利要求1所述的人工电磁超表面，其特征在于，各介质基础单元的横截面为正方形。

3.根据权利要求2所述的人工电磁超表面，其特征在于，各介质基础单元的尺寸信息包括：介质基础单元的高度和横截面边长。

4.根据权利要求3所述的人工电磁超表面，其特征在于，所述预设工作场景信息包括：

工作频率波长、贝塞尔波束射出方向、人工电磁超表面的焦距、涡旋波阶数。

5.根据权利要求4所述的人工电磁超表面，其特征在于，各介质基础单元的高度确定规则为：

预设坐标体系，并基于所述预设坐标体系获得各介质基础单元的坐标信息；其中，所述预设坐标体系是以人工电磁超表面的中心为原点建立的坐标系，经过原点且垂直于人工电磁表面的直线为z轴；

基于各介质基础单元的坐标信息和所述预设工作场景信息获得各介质基础单元对应的相位补偿量，相位补偿量计算公式为：

其中，

为第i个介质基础单元的相位补偿量；

为工作频率波长；

为贝塞尔波束射出方向与z轴的夹角；

为人工电磁超表面的焦距；

为涡旋波阶数；

为第i个介质基础单元在所述预设坐标体系中的坐标信息；

分别对照各介质基础单元的相位补偿量和预设的介质基础单元高度与相位补偿量的对照表，对应获得各介质基础单元的高度。

6.根据权利要求3所述的人工电磁超表面，其特征在于，各介质基础单元的横截面边长相同；

各介质基础单元的横截面边长与所述预设工作场景信息之间的关系为：

其中，w₁为各介质基础单元的横截面边长；

为工作频率波长。

7.根据权利要求3所述的人工电磁超表面，其特征在于，所述凹面为正方形内凹面；

所述凹面的边宽与对应的介质基础单元的横截面边长相关，二者的关系为：

其中，w₂为凹面的边宽；

w₁为对应介质基础单元的横截面边长。

8.根据权利要求7所述的人工电磁超表面，其特征在于，所述十字形空气柱的空隙宽度为：

其中，w₃为十字形空气柱的空隙宽度；

h为对应的介质基础单元的高度。

9.一种人工电磁超表面制作方法，适用于权利要求1-8中任一项权利要求所述的人工电磁超表面，其特征在于，所述方法包括：

获取工作场景信息；

根据所述工作场景信息确定人工电磁超表面的各介质基础单元的尺寸信息和人工电磁超表面的布局信息；

根据各介质基础单元的尺寸信息和所述人工电磁超表面的布局信息进行人工电磁超表面构建。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述工作场景信息包括：

工作频率波长、贝塞尔波束射出方向、人工电磁超表面的焦距、涡旋波阶数；

各介质基础单元的尺寸信息包括：

各介质基础单元的高度和横截面边长。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述工作场景信息确定人工电磁超表面的布局信息，包括：

根据预设人工电磁超表面信息确定在人工电磁超表面上各像素点的坐标信息；其中，

每个像素点对应一个介质基础单元；

基于各像素点的坐标信息和工作场景信息确定各像素点的相位补偿量；

将各像素点的相位补偿量作为对应位置的介质基础单元的相位补偿量，并基于该相位补偿量进行各像素点的介质基础单元的确定，以此在每个像素点布置适配的介质基础单元。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于3D打印技术进行所述人工电磁超表面构建。

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