【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及超表面器件，具體涉及一種結構型四位二進制交叉和同極化的透射與反射能量分配超表面的設計方法。
技術介紹
1、超表面是一種由亞波長尺度的人工結構單元組成的二維材料，其通過對單元結構的精確設計，可以實現對電磁波的幅度、相位、偏振等參數的靈活調控。基于超表面的器件具有設計靈活性、易于制造、低損耗和成本效益等優點，它們在無線通信、無線能量傳輸系統、圖像形成、信息加密和波信息處理等領域展現出巨大的應用潛力。
2、在超表面的研究中，能量分配功能是一個重要的方向。然而，目前許多超表面電磁波能量的分配的功能集中單一模式(反射或透射)，很少有研究同時對交叉極化透射、交叉極化反射、同極化透射、同極化反射能量進行操縱。并且能量分配通常采用連續的模擬量進行描述和調控，這種方法在復雜場景下往往需要繁瑣的參數優化過程。
3、二進制編碼是一種高效的離散化方法，其核心思想是將連續的物理量劃分為有限的狀態，并用二進制數表示這些狀態。通過將能量分配映射為“0”和“1”兩種狀態，可以降低設計復雜度。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種結構型四位二進制交叉和同極化的透射與反射能量分配超表面的設計方法，以解決目前對多模式下的電磁波能量分配研究的缺少問題。
2、本專利技術方法包括以下步驟：
3、步驟1，建立超表面單元，所述超表面單元由五層結構組成，包括由上至下依次設置的頂層h型金屬諧振器、上層介質基板、中間金屬
4、步驟2，改變頂層h型金屬諧振器、底層h型金屬諧振器的旋轉角度和十字型開口的轉角與尺寸，在同一頻點分配交叉極化透射、交叉極化反射、同極化透射和同極化反射的能量；
5、步驟3，將交叉極化透射、交叉極化反射、同極化透射、同極化反射的能量離散化，依次看作四位二進制的從高到低有效位，在同一頻點實現完整的四位二進制編碼。
6、步驟1中，所述上層介質基板和下層介質基板完全相同，厚度為2mm。
7、步驟1中，所述上層介質基板、下層介質基板與中間金屬層均為方形，邊長為7.25mm。
8、步驟1中，所述頂層h型金屬諧振器的半徑為r=2.9mm，左右對稱分布兩個裂口，裂口長為2.72mm，寬2.11mm。
9、步驟1中，所述頂層h型金屬諧振器和底層h型金屬諧振器結構相同。
10、步驟1中，所述中間金屬層的十字型開口位于金屬層的中心。
11、步驟1中，所述頂層h型金屬諧振器、中間金屬層和底層h型金屬諧振器的材料都為銅。
12、步驟2中，在直角坐標系的xoy面內進行角度的旋轉，以y軸為基準，將與頂層h型金屬諧振器對稱軸形成的內角設為旋轉角α，將與底層h型金屬諧振器對稱軸形成的內角設為旋轉角β，將與中間金屬層十字型開口的對稱軸形成的內角設為旋轉角θ；通過調節旋轉角α、β、θ和中間金屬層十字型開口的尺寸，在同一頻點分配交叉極化透射、交叉極化反射、同極化透射和同極化反射的能量；
13、步驟3中，能量分配狀態被映射為0和1兩種離散值，四個二進制位與交叉極化透射、交叉極化反射、同極化透射和同極化反射四個模式對應，一個或兩個以上二進制位出現1表示對應的一個或兩個以上極化模式需要被分配能量，0表示無需被分配能量。
14、步驟3中，在同一頻點16ghz處，實現對交叉和同極化的透射與反射能量的四位二進制分配：如果離散化后交叉極化透射能量為1，交叉極化反射能量為1，同極化透射能量為1，同極化反射能量為1，則表示為二進制數?1111。?其中的“1”是能量離散化后的“1”，即表示四個極化態均需分配能量。
15、有益效果：本專利技術成功實現了交叉極化透射、交叉極化反射、同極化透射、同極化反射四個模式下的電磁波能量分配，并利用四位二進制編碼的設計方法，使得單元能夠靈活實現15種不同的交叉和同極化的透射與反射能量分配狀態，從而顯著提高了能量分配的靈活性。
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1.一種結構型四位二進制交叉和同極化的透射與反射能量分配超表面的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述上層介質基板（2）和下層介質基板（4）完全相同，厚度為2mm。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述上層介質基板（2）、下層介質基板（4）與中間金屬層（3）均為方形，邊長為7.25mm。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述頂層H型金屬諧振器（1）的半徑為R=2.9mm，左右對稱分布兩個裂口，裂口長為2.72mm，寬2.11mm。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述頂層H型金屬諧振器（1）和底層H型金屬諧振器（5）結構相同。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述中間金屬層（3）的十字型開口位于金屬層的中心。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述頂層H型金屬諧振器（1）、中間金屬層（3）和底層H型金屬諧振器（5）的材料都為銅。
8.根據權利要求
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟3中，能量分配狀態被映射為0和1兩種離散值，四個二進制位與交叉極化透射、交叉極化反射、同極化透射和同極化反射四個模式對應，一個或兩個以上二進制位出現1表示對應的一個或兩個以上極化模式需要被分配能量，0表示無需被分配能量。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，步驟3中，在同一頻點16GHz處，實現對交叉和同極化的透射與反射能量的四位二進制分配：如果離散化后交叉極化透射能量為1，交叉極化反射能量為1，同極化透射能量為1，同極化反射能量為1，則表示為二進制數?1111。
...【技術特征摘要】
1.一種結構型四位二進制交叉和同極化的透射與反射能量分配超表面的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述上層介質基板（2）和下層介質基板（4）完全相同，厚度為2mm。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述上層介質基板（2）、下層介質基板（4）與中間金屬層（3）均為方形，邊長為7.25mm。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述頂層h型金屬諧振器（1）的半徑為r=2.9mm，左右對稱分布兩個裂口，裂口長為2.72mm，寬2.11mm。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述頂層h型金屬諧振器（1）和底層h型金屬諧振器（5）結構相同。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述中間金屬層（3）的十字型開口位于金屬層的中心。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述頂層h型金屬諧振器（1）、中間金屬層（3）和底層h型金屬諧振器（5）的材料都為銅。
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