The invention provides a space-frequency gradient supermaterial and a design method. Firstly, according to the specific functional requirements, the spatial gradient and frequency gradient of the space-frequency gradient supermaterial in the working frequency band are calculated; secondly, a reference unit is determined and its phase response curve is obtained by simulation; and one-dimensional spatial gradient and frequency gradient are successively superimposed on the phase curve of the reference unit to obtain a set of satisfying requirements. If it is necessary to superimpose the spatial gradient and frequency gradient in the orthogonal direction on each phase curve, the one-dimensional or two-dimensional metamaterial element group can be obtained by simulation. By combining the spatial gradient and the frequency gradient, the spatial-frequency gradient metamaterial with the phase gradient varying with the frequency can realize the continuous and free regulation of electromagnetic wave, and can realize various functions in the working frequency band, such as the flexible scanning of electromagnetic wave in one-dimensional and two-dimensional space under passive conditions, and the continuous transformation of the vortex mode, etc.
【技术实现步骤摘要】
空频域梯度超材料及其设计方法
本专利技术属于新型人工电磁材料
，具体涉及一种相位梯度随频率变化的超材料及其设计方法。
技术介绍
新型人工电磁材料，也被称作电磁超材料(Metamaterials)，是将具有特定几何形状的基本单元周期/非周期性地排列而构成的一种新型人工材料。在过去的20年里，电磁超材料发展迅速，产生了很多有趣的物理现象如负反射、负折射和光学隐身等，也被用于设计新型电磁器件，如数字编码超材料，超材料透镜、全息超材料等。通过调制亚波长单元结构和其分布的，超材料在控制电磁波传播方面具有极大的灵活性。超材料的表面相位分布在实现一些有趣功能中起着关键作用，而现有的理论通常关注于超材料相位在空间的分布特点，而较少研究其频域特性，因此目前超材料设计自由度不高，无法对电磁波进行连续自由调控。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出空频域梯度超材料的概念，在空间梯度相位超材料的基础上将频率梯度引入超材料以增加新的自由度。其中，空间梯度是超材料在指初始频率处的相位梯度，而频率梯度是指超材料相位梯度随频率的导数，两者的结合可以实现对电磁波更灵活的调控。在本专利技术...
【技术保护点】
1.一种空频域梯度超材料的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，按具体功能要求，计算空频域梯度超材料在工作频段内的表面相位梯度，并分别计算出其空间梯度与频率梯度；步骤2，确定一个参考单元并仿真得到其相位响应曲线；步骤3，将一维空间梯度与频率梯度依次叠加至参考单元相位曲线得到一组满足一维空频域梯度要求的相位曲线族；步骤4，根据所计算的相位梯度分布，仿真确定满足其相位与幅度响应的电磁单元，确定其具体结构后按所需实现功能进行排布，构成空频域梯度超材料。
【技术特征摘要】
1.一种空频域梯度超材料的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，按具体功能要求，计算空频域梯度超材料在工作频段内的表面相位梯度，并分别计算出其空间梯度与频率梯度；步骤2，确定一个参考单元并仿真得到其相位响应曲线；步骤3，将一维空间梯度与频率梯度依次叠加至参考单元相位曲线得到一组满足一维空频域梯度要求的相位曲线族；步骤4，根据所计算的相位梯度分布，仿真确定满足其相位与幅度响应的电磁单元，确定其具体结构后按所需实现功能进行排布，构成空频域梯度超材料。2.根据权利要求1所述的空频域梯度超材料的设计方法，其特征在于，在步骤3和步骤4之间，还包括如下步骤：在得到一维空频域梯度超材料单元相位曲线后，对每一条相位曲线依次叠加正交方向的空间梯度与频率梯度，得到满足二维空频域梯度要求的相位曲线族。3.根据权利要求2所述的空频域梯度超材料的设计方法，其特征在于，在步骤3得到相位曲线组之后，还通过仿真得到与之对应的一维空频域超材料单元组。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的空频域梯度超材料的设计方法，其特征在于，在方位角方向设计空间梯度与频率。5.根据权利要求1所述的空频域梯度超材料的设计方法，其特征...
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