Debido a su excelente rendimiento en la manipulación de ondas electromagnéticas (EM) de forma libre y flexible, Las metasuperficies han sido ampliamente investigadas desde principios del siglo XXI. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la tecnología de la información digital, las metasuperficies analógicas tradicionales con control de fase continuo se vuelven difíciles de controlar la información digital. En 2014, se propusieron codificación digital y metasuperficies programables, que permiten manipular las ondas EM desde el aspecto digital, la construcción de un puente entre la ciencia de la información y la metasuperficie física. Recientemente, algunos investigadores han propuesto una nueva metasuperficie de codificación digital de 1 bit de tipo transmisión de banda ancha y han analizado sus manipulaciones en funcionalidades de radiación electromagnética de campo lejano.

El documento relacionado titulado "Metasuperficie de codificación de 1 bit de tipo transmisión de banda ancha para la formación y exploración de haces, "fue publicado en Ciencia China Física, Mecánica y Astronomía , en el que RuiYuan Wu y el profesor TieJun Cui de la Universidad del Sureste son el primer autor y el autor correspondiente, respectivamente.

Por mucho tiempo, Mejorar el ancho de banda de trabajo fue un desafío para las metasuperficies. Generalmente, El diseño de banda ancha de metasuperficies de tipo reflexión es más fácil de implementar porque solo se debe considerar la respuesta de fase, y la amplitud de reflexión permanece por encima del 95% debido a la presencia de suelo metálico. A diferencia de, en el diseño de metasuperficies de tipo transmisión, no solo la respuesta de fase debe satisfacer los requisitos de los esquemas de codificación digital, pero también se requiere una alta amplitud de transmisión. La realización de ambas condiciones se basa en una fuerte resonancia de la partícula digital, que es muy difícil de mantener en una banda ancha.

Para superar esta dificultad, los autores adoptaron una estructura de tipo transmisión multicapa, como se muestra en la Figura 1 (a), para implementar las partículas digitales. La estructura está compuesta por cuatro parches cuadrados metálicos idénticos (ver Figura 1 (b)), una capa de ranura metálica en forma de cruz (ver Figura 1 (c)), y sustratos dieléctricos. Ajustando los tamaños de los parches cuadrados, las respuestas de fase de las ondas EM transmitidas se cambiarían en consecuencia.

Después de optimizaciones entre la transmitancia más alta y la diferencia de fase suficiente de la codificación de 1 bit, Se diseñaron dos partículas digitales con diferentes geometrías para representar los estados digitales '0' y '1'. Como se muestra en las Figuras 1 (d) y 1 (e), la diferencia de fase entre las dos partículas se mantuvo cerca de 180 ° para garantizar el efecto de codificación de 1 bit en el rango de banda ancha de 8.1-12.5 GHz con alta transmitancia, correspondiente a un ancho de banda relativo superior al 40%.

Basado en las características de banda ancha de las partículas digitales, En primer lugar, se construyó un diseño de metasuperficie de codificación digital para lograr la formación de haces de alta dirección en la banda ancha, en el que los niveles de los lóbulos laterales estaban por debajo de 10 dB, como se muestra en las Figuras 2 (a) y 2 (b). Es más, las partículas digitales en la metasuperficie se codificaron como la secuencia de '010101 ...' para irradiar dos haces simétricos, donde los ángulos de desviación podrían escanear continuamente en un rango unidimensional con el cambio de frecuencia de trabajo. El ángulo de escaneo es de más de 20 °, como se muestra en las Figuras 2 (c) y 2 (d). El diseño propuesto rompe el límite de ancho de banda actual en las metasuperficies de codificación de tipo transmisión, indicando amplios potenciales de aplicación en sistemas de comunicaciones inalámbricas y de radar.