穆 迪，王海江

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225101)

0 引 言

超材料作为一种新型材料，通常是由整个空间区域内按一定规则排布的散射体或小孔阵列构成，能够设计出多种天然电磁材料无法实现的电磁特性，包括负折射率、零折射率等。超表面是超材料的表面部分，是一种厚度远小于波长的超薄层结构，在研究中常将其近似为二维材料进行处理。与具有一定厚度的超材料相比，超表面占据更少的物理空间，同时对电磁波造成更小的损耗。

由于超材料的体积、重量、损耗等因素的影响，以及其本身在制造工艺上的难度，在频率范围和功能扩展性上的制约，使得超表面逐步取代了传统超材料的地位。近年来，超表面在各个邻域都有着广泛的应用，比如可控智能超表面、空腔谐振器、新型波导结构、吸波器、生物医学设备等。

为了模拟电磁波在超材料中的传播过程，进而设计超材料的结构参数实现预期的调制功能，目前针对超材料的主要分析方法有等效电路法、广义斯涅尔定律法、等效阻抗法等。针对超表面的结构特征，研究人员利用边界条件对超表面处的电磁特性进行数值分析。其中广义薄层转换条件GSTCs是近年兴起的一种高效的超表面分析数值方法，用极化率张量表示超表面的结构特征，从数值角度分析超表面对入射电磁波的作用，进一步设计超表面的参数实现特定的调制功能。

1 GSTCs基本原理

GSTCs是一种应用于超薄层结构处(电磁场的边界条件)分析的方法。……