Devido ao seu excelente desempenho na manipulação de ondas eletromagnéticas (EM) de forma livre e flexível, As metassuperfícies têm sido amplamente investigadas desde o início do século XXI. Contudo, com o rápido desenvolvimento da tecnologia da informação digital, as metassuperfícies analógicas tradicionais com controle de fase contínua tornam-se difíceis de controlar as informações digitais. Em 2014, codificação digital e metassuperfícies programáveis ​​foram propostas, que tornam possível manipular as ondas EM do aspecto digital, construindo uma ponte entre a ciência da informação e a metassuperfície física. Recentemente, alguns pesquisadores propuseram uma nova metassuperfície de codificação digital de 1 bit do tipo de transmissão de banda larga e analisaram suas manipulações nas funcionalidades de radiação de campo distante EM.

O documento relacionado, intitulado "Metassuperfície de codificação de 1 bit do tipo de transmissão de banda larga para formação e varredura de feixe, "foi publicado em Science China Physics, Mecânica e Astronomia , em que RuiYuan Wu e o Prof. TieJun Cui da Southeast University são o primeiro autor e o autor correspondente, respectivamente.

Por muito tempo, melhorar a largura de banda de trabalho era um desafio das metasuperfícies. Geralmente, projeto de banda larga de metassuperfícies do tipo reflexão é mais fácil de implementar porque apenas a resposta de fase deve ser considerada, e a amplitude de reflexão permanece acima de 95% devido à presença de aterramento metálico. Em contraste, no projeto de metassuperfícies do tipo de transmissão, não apenas a resposta de fase precisa satisfazer os requisitos para esquemas de codificação digital, mas também uma alta amplitude de transmissão é exigida. A realização de ambas as condições depende da forte ressonância da partícula digital, o que é muito difícil de manter em uma banda larga.

Para superar essa dificuldade, os autores adotaram uma estrutura do tipo de transmissão multicamadas, como mostrado na Figura 1 (a), para implementar as partículas digitais. A estrutura é composta por quatro remendos quadrados metálicos idênticos (ver Figura 1 (b)), uma camada de fenda em forma de cruz metálica (ver Figura 1 (c)), e substratos dielétricos. Ajustando os tamanhos dos remendos quadrados, as respostas de fase das ondas EM transmitidas seriam alteradas em conformidade.

Após otimizações entre a maior transmitância e a diferença de fase suficiente da codificação de 1 bit, duas partículas digitais com geometrias diferentes foram projetadas para representar os estados digitais '0' e '1'. Conforme exibido nas Figuras 1 (d) e 1 (e), a diferença de fase entre as duas partículas foi mantida perto de 180 ° para garantir o efeito de codificação de 1 bit na faixa de banda larga de 8,1-12,5 GHz com alta transmitância, correspondendo a mais de 40% da largura de banda relativa.

Com base nas características de banda larga das partículas digitais, um projeto de metassuperfície de codificação digital foi inicialmente construído para alcançar a formação de feixe de alta direcional na banda larga, em que os níveis do lóbulo lateral estavam abaixo de 10dB, como mostrado nas Figuras 2 (a) e 2 (b). Além disso, as partículas digitais na metassuperfície foram codificadas como a sequência de '010101 ...' para irradiar dois feixes simétricos, onde os ângulos de deflexão podem varrer continuamente na faixa unidimensional com a mudança da frequência de trabalho. O ângulo de varredura é superior a 20 °, como mostrado nas Figuras 2 (c) e 2 (d). O projeto proposto quebra o limite de largura de banda atual nas metassuperfícies de codificação do tipo de transmissão, indicando amplos potenciais de aplicação em radar e sistemas de comunicação sem fio.