專利名稱：一種超材料及超材料設計方法
技術領域：
本發明超材料技術領域，尤其涉及一種超材料及超材料設計方法。
背景技術：
超材料是近十年來發展起來的對電磁波起調制作用的一種新型人工材料，基本原理是人為設計材料的微結構(或稱人造“原子”)，讓這樣的微結構具有特定的電磁特性，從而由海量數目的微結構組成的材料宏觀上可具有人們所需要的電磁功能。與傳統材料技術根據自然界中已有材料的天然性質來開發電磁利用途徑的傳統材料技術不同，超材料技術是根據需要來人為設計材料的性質并制造材料。超材料一般是由一定數量的人造微結構附在具有一定力學、電磁學的基板上，這些具有特定圖案和材質的微結構會對經過其身的特定頻段的電磁波產生調制作用。現有的超材料，例如公開號為“US7570432B1 ”的美國專利“METAMATERIALGRADIENT INDEX LENS”，又如公開號為 “US2010/0225562A1 ”的美國專利 “BROADBANDMETAMATERIALAPPARTUS, METHODS, SYSTEMS, AND COMPUTER READABLE MEDIA”，其都是通過將相同或相近的微結構附著于平板的基材上形成。現有超材料對電磁波的響應能力很大一部分是由微結構決定，然而當超材料需要對某些電磁參數范圍跨度較大的電磁波響應以實現特定功能，例如對入射角度為O至90°的電磁波均具有透波效果，或者對極化角度為O至90°的電磁波均能實現極化轉換等時，此時若采用常規的超材料設計方法，例如仿真某種微結構，改變其拓撲結構或尺寸等以獲得符合需要的超材料則變得相當困難，甚至是不可實現，因為微結構對電磁波的響應能力也存在極限值。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提出一種能擴寬超材料 適用范圍的超材料。本發明解決其技術問題采用的技術方案是，提出一種超材料，其包括至少一層基材以及設置于每層基材表面的多個人造微結構；所述超材料包括多個電磁區域，入射至每一電磁區域內的電磁波具有一種或多種電磁參數范圍；每一電磁區域內的人造微結構對入射至該電磁區域的電磁波產生預設的電磁響應。進一步地，入射至每一電磁區域內的電磁波的一種或多種電磁參數的最大值與最小值的差值相等。進一步地，入射至每一電磁區域內的電磁波的一種或多種電磁參數的最大值與最小值的差值不等。進一步地,所述電磁參數范圍為入射角度范圍、軸比值范圍、相位值范圍或電磁波電場入射角度范圍。進一步地，每一電磁區域上的人造微結構拓撲形狀相同，尺寸不同。進一步地，不同電磁區域上的人造微結構拓撲形狀不同。
進一步地，所述超材料包括兩層或至少三層基材。進一步地，每層基材厚度不同。進一步地，每層基材厚度相同。進一步地，每層基材緊貼設置或者每層基材間隔設置。進一步地，所述超材料可實現對電磁波進行透波、吸波、波束賦形、極化轉化或方向圖調制的電磁波調制功能。進一步地，所述超材料可實現對電磁波進行頻選透波、頻選吸波、寬頻透波或寬頻吸波。進一步地，所述超材料可實現對電磁波進行垂直極化轉水平極化、水平極化轉垂 直極化、水平極化轉圓極化或圓極化轉水平極化。進一步地，所述超材料可實現對電磁波進行波束發散、波束匯聚或波束偏折。進一步地,所述基材表面為平面。進一步地，所述基材表面由至少兩個可展開為平面的幾何區域組成。進一步地，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于100。進一步地，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于80。進一步地，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于50。進一步地，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于20。進一步地，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于10。進一步地，每一幾何區域內的人造微結構拓撲形狀和尺寸不全相同。進一步地，所述超材料還包括多個柔性基板，每一柔性基板對應所述基材表面可展開為平面的一個幾何區域，所述人造微結構附著于柔性基板上，所述柔性基板貼附于基材表面或設置于多個基材之間。進一步地，所述基材材料為陶瓷材料、鐵電材料、鐵氧材料或高分子材料。進一步地，所述基材材料為由樹脂和增強纖維構成的預浸料。進一步地，所述增強纖維為玻璃纖維、石英纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、碳纖維或聚酯纖維。進一步地，所述樹脂為熱固性樹脂。進一步地，所述熱固性樹脂包括環氧類型、氰酸酯類型、雙馬來酰亞胺樹脂及它們的改性樹脂體系或混合體系。進一步地，所述樹脂為熱塑性樹脂。進一步地，所述熱塑性樹脂包括聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚或聚酯。進一步地，所述人造微結構為導電材料構成的具有幾何圖案的結構。進一步地，所述導電材料為金屬或非金屬導電材料。
進一步地,所述金屬為金、銀、銅、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或招合金。進一步地，所述非金屬導電材料為導電石墨、銦錫氧化物或摻鋁氧化鋅。進一步地，所述人造微結構的幾何圖案為方片形、雪花形、工字形、六邊形、六邊環形、十字孔形、十字環形、Y孔形、Y環形、圓孔形或圓環形。本發明還提供一種超材料的設計方法，其包括步驟計算超材料各處的一種或多種電磁參數值；將超材料劃分為多個電磁區 域，每一電磁區域對應一種或多種電磁參數范圍；針對每一電磁區域的一種或多種電磁參數范圍設計人造微結構使得每一電磁區域能產生預設的電磁響應。進一步地，每一電磁區域對應的一種或多種電磁參數范圍的最大值和最小值的差值相等。進一步地，每一電磁區域對應的一種或多種電磁參數范圍的最大值和最小值的差值相等。進一步地,所述電磁參數范圍為入射角度范圍、軸比值范圍、相位值范圍或電磁波電場入射角度范圍。進一步地，每一電磁區域上的人造微結構拓撲形狀相同，尺寸不同。進一步地，不同電磁區域上的人造微結構拓撲形狀不同。本發明還提供一種天線罩，所述天線罩為上述的超材料。本發明還提供一種吸波材料，其包括上述的超材料。本發明還提供一種濾波器，其包括上述的超材料。本發明還提供一種天線，其包括上述的超材料。本發明還提供一種極化轉換器，其包括上述的超材料。本發明將超材料劃分為多個電磁區域，每一電磁區域內的人造微結構僅需響應其對應的電磁參數范圍的電磁波，從而能夠簡化超材料設計并能擴寬超材料適用范圍。進一步地，本發明還通過曲面展開的方式將各電磁區域的人造微結構貼附于曲面的基材表面，使得本發明超材料不局限于現有的平面形態，還可以替代各種具有復雜曲面且需要有一定電磁調制功能的結構件，也可以貼附于各種具有復雜曲面的結構件上實現需要的電磁調制功能。
圖1為本發明超材料一較佳實施方式中的立體結構示意圖；圖2為本發明超材料另一較佳實施方式中的立體結構示意圖；圖3為圖2所示超材料的部分剖視示意圖；圖4為電磁波入射至圖2所示超材料表面某點P的入射角度示意圖；圖5為一較佳實施例中，依據高斯曲率將超材料劃分為多個幾何區域的示意圖；圖6為圖5中幾何區域展開為平面的示意圖；圖7為十字雪花型人造微結構示意圖；圖8為另一人造微結構拓撲形狀不意圖；圖9為本發明超材料設計方法的步驟流程圖。
具體實施例方式請參照圖1，圖1為本發明超材料一較佳實施方式中的立體結構示意圖。圖1中，超材料包括基材10，排布于基材10表面的多個人造微結構11。超材料上包括多個電磁區域01、02、03、04、05。圖1中，電磁區域Dl上排布有多個人造微結構11，其他電磁區域用不同的填充圖案填充以示區分，但可知的，其他電磁區域內也設置有多個人造微結構。每一電磁區域對應入射至該電磁區域內的電磁波的一種或多種電磁參數范圍。圖1中，基材10表面為平面。在基材10表面設置人造微結構的方法可為蝕刻、鉆亥IJ、雕刻、電子刻或離子刻等。請參照圖2、圖3，圖2為本發明另一較佳實施方式中的立體結構示意圖。圖3為圖2所示超材料的部分剖視示意圖。由圖2、圖3可知，本實施例中超材料基材10表面為曲面，本實施例中超材料根據入射角度范圍信息劃分了 Q1-Q8共8個電磁區域。其中，電磁波 入射至本實施例超材料表面某點P的入射角度可由圖4所示方式得出。圖4中，由電磁波波矢K的信息與該點P對應的切面的法線N計算出該點P上的電磁波入射角度Θ。依據 圖4所示入射角度計算方式得到各處的入射角度值。本實施例中，八個電磁區域是按照入射角度相差11°劃分，即入射角度為0° -11°劃分為電磁區域Q1，入射角度為12° -23°劃分為電磁區域Q2，入射角度為24° -35°劃分為電磁區域Q3，依此類推。本實施例中，各電磁區域的入射角度最大值與最小值的差值相同以簡化設計。但是某些時候，例如已知某種人造微結構的拓撲結構對入射角度為0° -30°的電磁波均具有良好的電磁響應，則在劃分電磁區域時，可劃分為0° -30° ,31° -40° ,41° -50°，等等。具體的劃分方式可依據具體的需求來進行設置，本發明對此不做限制。針對每一電磁區域的入射角度范圍信息設計每一電磁區域的人造微結構形狀使得其滿足需求，例如吸收電磁波、透過電磁波等。由于每一電磁區域的入射角度范圍跨度較小，因此針對該電磁區域設計人造微結構變得簡單。在一優選實施例中，每一電磁區域的人造微結構的拓撲結構相同，尺寸不同。通過將相同拓撲結構的人造微結構尺寸漸變的方式使得其能滿足一電磁區域的電磁響應要求，此種設計方式能簡化工藝難度，降低設計成本。當然可以想象地，也可以使得每一電磁區域內的人造微結構的拓撲結構和尺寸均不同，只要其滿足該電磁區域對應的入射角度范圍所需的電磁響應即可。上面描述了曲面基材的超材料按照入射角度劃分電磁區域的方式，可以想象地，當基材表面為平面時，按照入射角度劃分電磁區域更為簡單。由于可以表征電磁波的電磁參數多種多樣，圖2至圖4中，超材料需實現的功能為使得大角度入射的電磁波均能具有相同的電磁響應，例如大角度吸波、大角度透波等。當超材料需要實現其他功能時，則將電磁波表征為其他電磁參數，并根據該電磁參數劃分電磁區域。例如當超材料需要實現波束賦形功能時，對入射至超材料表面的電磁波則用相位值表征。選取合適的相位值范圍將超材料劃分為多個電磁區域。根據最終波束賦形需要實現的功能，例如匯聚電磁波、發散電磁波、偏折電磁波、球面波轉為平面波等計算出超材料各處最終需要的相位，在每個電磁區域排布人造微結構使得該電磁區域能滿足對應該電磁區域的相位差。
又如當超材料需要實現極化轉化時，對入射至超材料表面的電磁波則用軸比值或電磁波電場入射角度表征。本領域技術人員可知，電磁波的極化方式即為電磁波電場方向，極化的效果以軸比表示。電磁波電場入射角度的確定方式與圖4中電磁波入射角度的確定方式相似，僅需要將圖4中的波矢K方向變化為電場E方向即可。根據電磁波電場入射角度信息將超材料表面劃分為多個電磁區域。根據最終極化轉化需要實現的功能，例如轉化為垂直極化、轉化為水平極化、轉化為圓極化等確定出超材料各處最終需要的電場方向角度，在每個電磁區域排布人造微結構使得該電磁區域能滿足對應電磁區域的電場方向角度差。若超材料需 要滿足兩種或兩種以上的電磁參數，例如既需要超材料響應電磁波角度較大，又需要滿足波束賦性，則可將超材料表面劃分多個能滿足上述兩種電磁參數的電磁區域。在曲面超材料各電磁區域上加工人造微結構的方式可采用常規的三維激光雕刻、三維蝕刻等方式。但是三維加工的設備成本較高且工藝精度控制也不佳。本發明為解決曲面超材料各電磁區域人造微結構的加工問題，將曲面超材料展開為多個幾何區域，而后在各幾何區域上加工對應的電磁區域的人造微結構。請再次參照圖3，在幾何區域排布對應電磁區域的人造微結構時，可通過先將人造微結構排布于柔性基板12上，每一柔性基板對應一幾何區域展開的平面，后將多塊柔性基板貼附于基材上以達到將人造微結構排布于基材上的效果。本實施例中采用如下方式將超材料表面劃分為多個幾何區域分析超材料表面的高斯曲率分布，將相近高斯曲率分布的部分劃分為一個幾何區域。幾何區域劃分越多，對應幾何區域的柔性基板在貼附于基材表面時產生皺褶的概率越小、工藝精度越高，但是工藝成形難度越大。為平衡二者的關系，一般根據高斯曲率將超材料表面劃分為5-15個幾何區域。根據超材料整體最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值，在劃分幾何區域時，每一幾何區域內的最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值一般小于100，也可為小于80，小于50或小于30等。優選地，每一幾何區域內的最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于20。更優選地，每一幾何區域內的最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于10。圖5示出了一較佳實施例中，依據高斯曲率將超材料劃分為多個幾何區域的示意圖。圖5中，超材料依據高斯曲率劃分為5個幾何區域J1-J5。圖6為圖5中5個幾何區域展開的5個平面P1-P5的示意圖，優選地，圖6中，為使得制作更為方便，將長度較長的幾何區域切開成多個子平面。依據展開后的平面剪切相應尺寸的柔性基板，并在柔性基板上加工人造微結構，而后將排布了人造微結構的多個柔性基板按照上述劃分的幾何區域對應貼附于基材對應表面形成超材料。在該實施例中，人造微結構是在柔性基板上形成，因此可采用現有的平板超材料制備方法而無需采用三維蝕刻、雕刻等方法從而節省成本，同時本實施例采用區域劃分的方式保證多個柔性基板相互拼接時，多個柔性基板不會發生皺褶也即人造微結構不會發生扭曲從而保證了超材料的工藝精度。人造微結構可為由導電材料構成的具有幾何圖案的結構，人造微結構拓撲形狀可采用計算機仿真得到，針對不同的電磁響應需求設計不同的人造微結構拓撲結構即可。該幾何圖案可為圖7所示的十字雪花型，十字雪花型微結構包括相互垂直平分的第一金屬線Pl和第二金屬線P2，所述第一金屬線Pl兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支F1，所述第一金屬線Pl兩端連接在兩個第一金屬分支Fl的中點上，所述第二金屬線P2兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支F2，所述第二金屬線P2兩端連接在兩個第二金屬分支F2的中點上，所述第一金屬分支Fl與第二金屬分支F2的長度相等。該幾何圖案也可為圖8所示幾何圖形，圖7中，該幾何圖案具有相互垂直平分的第一主線Zl及第二主線Z2，第一主線Zl與第二主線Z2形狀尺寸相同，第一主線Zl兩端連接有兩個相同的第一直角折角線ZJ1，第一主線Zl兩端連接在兩個第一直角折角線ZJl的拐角處，第二主線Z2兩端連接有兩個第二直角折角線ZJ2，第二主線Z2兩端連接在兩個第二直角折角線ZJ2的拐角處，第一直角折角線ZJl與第二直角折角線ZJ2形狀尺寸相同，第一直角折角線ZJ1、第二直角折角線ZJ2的兩個角邊分別平行于水平線，第一主線Z1、第二主線Z2為第一直角折角線ZJ1、第二直角折角線ZJ2的角平分線。該幾何圖案還可為其他形狀，例如開口圓環形、十字形、工字形、方片形、六邊形、六邊環形、十字孔形、十字環形、Y孔 形、Y環形、圓孔形、圓環形等。人造微結構材料可為金屬導電材料或非金屬導電材料，其中金屬導電材料可為金、銀、銅、鋁、鋅等或者各種金合金、鋁合金、鋅合金等，非金屬導電材料可為導電石墨、銦錫氧化物或摻鋁氧化鋅等。基材材料可為陶瓷材料、鐵電材料、鐵氧材料或者高分子材料。其中高分子材料優選為F4B材料、FR4材料或者PS材料。當本發明的超材料基材為曲面材料或者需要在基材表面貼附柔性基板時，基材材料優選為由樹脂和增強纖維構成的預浸料。預浸料在未固化成型時具有一定的柔軟度和粘性，便于在加工曲面超材料時調整形狀以及便于將柔性基板粘附于其表面，并且預浸料在固化成型后機械強度較好。在預浸料材料中，樹脂可為熱固性樹脂，例如各類環氧類型、氰酸酯類型、雙馬來酰亞胺樹脂及它們的改性樹脂體系或混合體系；也可為熱塑性樹脂，例如聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚或聚酯等。增強纖維可選取為玻璃纖維、石英纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、碳纖維或聚酯纖維等。將上述超材料應用于特定領域的產品時，該超材料可根據特定產品的形狀而設置，使得超材料成為該產品的配件；同時該超材料自身也可構成產品的主要構成部分。例如當采用超材料制備天線罩時，可直接將該超材料制備成天線罩本體，還可在原有的普通材料制成的天線罩本體表面設置該超材料以增強原天線罩本體的電磁性能。根據超材料的不同功能，超材料還可制成天線、濾波器、極化轉換器等，從而滿足不同的應用需求。本發明還提供一種超材料的設計方法，其設計步驟如圖9所示，包括S1:計算超材料各處的一種或多種電磁參數值；該電磁參數根據需要選取入射角度、相位、軸比、電磁波電場入射角度等；S2 :將超材料劃分為多個電磁區域，每一電磁區域對應一種或多種電磁參數范圍；每一電磁區域對應的一種或多種電磁參數范圍的最大值和最小值的差值相等或不等。S3 :針對每一電磁區域的一種或多種電磁參數范圍設計人造微結構使得每一電磁區域能產生預設的電磁響應。優選地，每一電磁區域上的人造微結構拓撲形狀相同，尺寸不同。不同電磁區域上的人造微結構拓撲形狀不同。上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本 發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。
權利要求
1.一種超材料,其特征在于,包括至少一層基材以及設置于每層基材表面的多個人造微結構；所述超材料包括多個電磁區域，入射至每一電磁區域內的電磁波具有一種或多種電磁參數范圍；每一電磁區域內的人造微結構對入射至該電磁區域的電磁波產生預設的電磁響應。
2.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，入射至每一電磁區域內的電磁波的一種或多種電磁參數的最大值與最小值的差值相等。
3.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，入射至每一電磁區域內的電磁波的一種或多種電磁參數的最大值與最小值的差值不等。
4.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，所述電磁參數范圍為入射角度范圍、軸比值范圍、相位值范圍或電磁波電場入射角度范圍。
5.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，每一電磁區域上的人造微結構拓撲形狀相同，尺寸不同。
6.根據權利要求1或5所述的超材料，其特征在于，不同電磁區域上的人造微結構拓撲形狀不同。
7.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料包括兩層或至少三層基材。
8.根據權利要求1或7所述的超材料，其特征在于，每層基材厚度不同。
9.根據權利要求1或7所述的超材料，其特征在于，每層基材厚度相同。
10.根據權利要求1或7所述的超材料，其特征在于，每層基材緊貼設置或者每層基材間隔設置。
11.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料可實現對電磁波進行透波、吸波、波束賦形、極化轉化或方向圖調制的電磁波調制功能。
12.根據權利要求11所述的超材料，其特征在于，所述超材料可實現對電磁波進行頻選透波、頻選吸波、寬頻透波或寬頻吸波。
13.根據權利要求11所述的超材料，其特征在于，所述超材料可實現對電磁波進行垂直極化轉水平極化、水平極化轉垂直極化、水平極化轉圓極化或圓極化轉水平極化。
14.根據權利要求11所述的超材料，其特征在于，所述超材料可實現對電磁波進行波束發散、波束匯聚或波束偏折。
15.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材表面為平面。
16.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材表面由至少兩個可展開為平面的幾何區域組成。
17.根據權利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于100。
18.根據權利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于80。
19.根據權利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于50。
20.根據權利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于20。
21.根據權利要求16所述的超材料，其特征在于，所述基材表面可展開為平面的幾何區域內最大高斯曲率與最小高斯曲率的比值小于10。
22.根據權利要求16所述的超材料，其特征在于，每一幾何區域內的人造微結構拓撲形狀和尺寸不全相同。
23.根據權利要求16所述的超材料，其特征在于，所述超材料還包括多個柔性基板，每一柔性基板對應所述基材表面可展開為平面的一個幾何區域，所述人造微結構附著于柔性基板上，所述柔性基板貼附于基材表面或者設置于多個基材之間。
24.根據權利要求1所述的超材料,其特征在于,所述基材材料為陶瓷材料、鐵電材料、鐵氧材料或高分子材料。
25.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材材料為由樹脂和增強纖維構成的預浸料。
26.根據權利要求25所述的超材料，其特征在于，所述增強纖維為玻璃纖維、石英纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、碳纖維或聚酯纖維。
27.根據權利要求25所述的超材料，其特征在于，所述樹脂為熱固性樹脂。
28.根據權利要求27所述的超材料，其特征在于，所述熱固性樹脂包括環氧類型、氰酸酯類型、雙馬來酰亞胺樹脂及它們的改性樹脂體系或混合體系。
29.根據權利要求25所述的超材料，其特征在于，所述樹脂為熱塑性樹脂。
30.根據權利要求29所述的超材料，其特征在于，所述熱塑性樹脂包括聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚或聚酯。
31.根據權利要求1所述的超材料，其特征在于，所述人造微結構為導電材料構成的具有幾何圖案的結構。
32.根據權利要求31所述的超材料，其特征在于，所述導電材料為金屬或非金屬導電材料。
33.根據權利要求32所述的超材料，其特征在于，所述金屬為金、銀、銅、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或招合金。
34.根據權利要求32所述的超材料，其特征在于，所述非金屬導電材料為導電石墨、銦錫氧化物或摻鋁氧化鋅。
35.根據權利要求31所述的超材料，其特征在于，所述人造微結構的幾何圖案為方片形、雪花形、工字形、六邊形、六邊環形、十字孔形、十字環形、Y孔形、Y環形、圓孔形或圓環形。
36.一種超材料的設計方法，其特征在于，包括步驟計算入射至超材料各處的電磁波的一種或多種電磁參數值；將超材料劃分為多個電磁區域，每一電磁區域對應一種或多種電磁參數范圍；針對每一電磁區域的一種或多種電磁參數范圍設計人造微結構使得每一電磁區域能產生預設的電磁響應。
37.根據權利要求36所述的設計方法，其特征在于，每一電磁區域對應的一種或多種電磁參數范圍的最大值和最小值的差值相等。
38.根據權利要求36所述的設計方法，其特征在于，每一電磁區域對應的一種或多種電磁參數范圍的最大值和最小值的差值相等。
39.根據權利要求36所述的設計方法，其特征在于，所述電磁參數范圍為入射角度范圍、軸比值范圍、相位值范圍或電磁波電場入射角度范圍。
40.根據權利要求36所述的設計方法，其特征在于，每一電磁區域上的人造微結構拓撲形狀相同，尺寸不同。
41.根據權利要求36所述的設計方法，其特征在于，不同電磁區域上的人造微結構拓撲形狀不同。
42.一種天線罩，其特征在于，所述天線罩為權利要求1至35任一項所述的超材料。
43.一種吸波材料，其特征在于，包括權利要求1至35任一項所述的超材料。
44.一種濾波器，其特征在于，包括權利要求1至35任一項所述的超材料。
45.一種天線，其特征在于，包括權利要求1至35任一項所述的超材料。
46.一種極化轉換器，其特征在于，包括權利要求1至35任一項所述的超材料。
全文摘要
本發明公開一種超材料，其包括至少一層基材以及設置于每層基材表面的多個人造微結構；所述超材料包括多個電磁區域，入射至每一電磁區域內的電磁波具有一種或多種電磁參數范圍；每一電磁區域內的人造微結構對入射至該電磁區域的電磁波產生預設的電磁響應。本發明將超材料劃分為多個電磁區域，每一電磁區域內的人造微結構僅需響應其對應的電磁參數范圍的電磁波，從而能夠簡化超材料設計并能擴寬超材料適用范圍。
文檔編號H01Q15/24GK103001002SQ20121047037
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者劉若鵬, 趙治亞, 金晶 申請人:深圳光啟創新技術有限公司