超天线（Metantenna）

超表面与天线的再次碰撞

亚波长的边判据：λ/10。偶极子模式最先在散射光谱中出现，所以可以将偶极子模式结构作为超材料的基本粒子。而偶极子模式的尺寸为λ/2，要想使得偶极子结构足够小以满足亚波长准则，就需要增加电容或电感以减小结构的尺寸。

超表面具备三个特征：

1、与传统的二维周期性结构不同，构成超表面的元素可以均匀也可以不均匀；

2、构成超表面的元素尺度必须为亚波长；

3、可以实现灵活的功能，如频率选择、极化扭转、产生涡流、聚焦、散射、波束控制等。

由于超表面结构的设计较为复杂，所以开发基于遗传算法、机器学习等的快速设计方法也是热门的研究方向之一。

超表面发展的第一阶段：

在超表面发展的第一阶段，研究人员开发了多种独特特性的超表面。在该阶段，通过将超表面与传统天线相结合，可以实现增加天线的方向性、减少RCS、降低阵元间耦合程度、可重构的天线等功能。由于天线与超表面一般是独立设计的，所以超表面在天线上一般仅作为一种辅助性的结构来增强传统天线的相关属性。

1、定向天线。用于长距离通信、高分辨率成像。超表面结构可激发更大的辐射孔径，相位与幅度分布的更加均匀。由于不均匀材料或结构具备不同的反射相位，这实现了反常反射/折射，可以通过设计表面的非均匀反射相位分布控制反射波或折射波的方向。使用PGM异常反射/折射表面可以增加天线的方向性。

2、低RCS天线。消除天线RCS一般有功率扩散和吸收两条途径，使用人造磁导体（AMC）表面。

3、互耦抑制。使用EBG表面作为带阻滤波器。

4、可重构天线。实现天线工作频率、辐射模式、极化方式可调谐。

5、其他。超表面可以实现极端的本构参数，如近零折射（ENZ）材料，可以实现无限波长，操控相速度等。

超表面发展的第二阶段：

在该阶段，超表面不是仅仅作为天线的辅助基板或者覆盖层，而是与天线合为一个整体，二者不可分割，天线的馈源一般位于天线的一端或者中心，超表面结构成为天线的口径。因而也诞生了一些新型的超天线，如短射天线、频率扫描天线、RCS等。

1、频率扫描超天线

2、高增益超天线

3、多波束超天线

4、低RCS超天线