1.一种涡旋电磁超表面结构,其特征在于:包括呈二维阵列排布的涡旋电磁超表面单元,所述涡旋电磁超表面单元包括笑脸型金属单元、中间层介电基板和底层金属接地板,所述笑脸型金属单元、中间层介电基板和底层金属接地板由上至下依次层叠设置,所述笑脸型金属单元的尺寸大小基于涡旋相位确定,所述笑脸型金属单元包括第一金属贴片和第二金属贴片,所述第一金属贴片上开设有弧形槽和呈左右对称分布的椭圆形通孔,所述第二金属贴片设有两组并分别设于第一金属贴片的两组所述椭圆形通孔内;
所述椭圆形通孔的椭圆中点与y轴的夹角为5°;
所述弧形槽的终点与起点关于y轴对称,所述弧形槽的中心在坐标轴原点,所述第二金属贴片为椭圆形,两组所述第二金属贴片关于y轴对称且与y轴的夹角为5°;
所述笑脸型金属单元的半径为涡旋相位的函数,所述涡旋相位基于涡旋相位分布函数计算得到,所述涡旋相位分布函数的计算公式为:式中, 为涡旋相位分布函数,l为0AM模态数,x,y分别为涡旋电磁超表面单元对应的横坐标和纵坐标;
计算相位分布函数时,将涡旋相位分布和聚焦相位分布相加之和作为涡旋电磁超表面单元排布的最终相位分布,所述聚焦相位分布的计算公式为:式中, 为聚焦相位分布函数,λ为涡旋波束工作带宽中心频率的波长,F为聚焦,即馈电天线到涡旋电磁超表面结构的距离。
2.根据权利要求1所述的一种涡旋电磁超表面结构,其特征在于:所述第一金属贴片和第二金属贴片的厚度均为0.017mm,所述中间层介电基板的厚度为1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种涡旋电磁超表面结构,其特征在于:所述第一金属贴片、第二金属贴片和底层金属接地板的材质均为铜。
4.根据权利要求1所述的一种涡旋电磁超表面结构,其特征在于:所述中间层介电基板采用F4B,所述中间层介电基板的介电常数为2.2,所述中间层介电基板的正切损耗常数为
0.003。
5.一种使用权利要求1‑4任意一项所述的涡旋电磁超表面结构产生涡旋电磁波的方法,其特征在于,包括以下步骤:先在涡旋电磁超表面结构上表面的斜上方设置馈源喇叭,接着通过馈源喇叭对涡旋电磁超表面结构的上表面进行激励,再由涡旋电磁超表面结构产生涡旋电磁波,所述馈源喇叭通过改变其极化方向使入射电磁波分别具备TE模式和TM模式。