本发明属于通信系统中的天线领域，特别是一种基于编码超表面的三波段多功能天线。
背景技术：
1、编码超材料自2014年被提出以来，在电磁波数字化调控方面已经形成了十分丰富的应用，例如反射式、透射式乃至全空间电磁调控，各向异性超表面，声学编码超表面等，而其中最为引人关注的特点就是数字编码超表面的信息特性。数字编码超表面的信息集中于其编码图样之中，不同的编码图样可产生不同的散射电磁场。因此，编码图样的信息分析便与编码超表面的散射特性联系起来。但是实际使用中，不同编码的超表面天线产生的远场方向图在实际中难以被完整接收，大量信息隐藏在副瓣中被遗漏，而与传统平面电磁波相比，携带轨道角动量(orbital angularmomentum,oam)的涡旋电磁波是一种独特的波束，具有螺旋相位结构和环形幅度场。由于oam模式的无穷性和不同模式间的正交性，提供了一种独立于时域、频域和极化域的全新自由度。在信道扩容和提升频谱效率方面，oam波具有极大的潜力。
2、尽管目前，关于多波段、多功能超表面的研究已经有了丰硕的成果，但是将传统的波束调控功能与多频段oam复用功能相结合仍不多见，且通过超表面在多频段生成多模oam波束往往结构较为复杂，使用两层及以上的介质或贴片形状复杂易损坏，或者相较于编码超表面，其使用的布阵方式更加复杂；且超表面的多频oam波束生成功能多局限于x、ku、ka等较高频率波段。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种基于编码超表面的三波段多功能天线装置，其能够通过2-bit的编码超表面单元在7ghz、10ghz产生不同模式的oam涡旋电磁波，在17ghz实现波束调控功能。
2、本发明的技术方案是：一种基于编码超表面产生双频oam涡旋波且实现高频波束调控的反射型超表面装置，包括馈源及实现反射功能的辐射结构，其特征在于，所述馈源设置在所述辐射结构的上方；所述辐射结构包括：一层介质基板及其顶层设置的m×n个呈阵列排布的金属贴片单元，介质基板下方设置有金属接地板；所述金属贴片单元配置为：由三组为对称图形的内部相位延迟线、中部相位延迟线、外部相位延迟线构成。
3、优选的，所述内部相位延迟线为“+”形，且宽度固定为0.4mm，工作在10ghz，通过调整长度改变反射电磁波相位。
4、优选的，所述中部相位延迟线与内部相位延迟线组合成为“米”形，宽度固定为0.5mm，工作在17ghz，通过调整长度改变反射电磁波相位。
5、优选的，所述外部相位延迟线与内部相位延迟线组合成为“田”形，宽度固定为0.5mm，工作在7ghz，通过调整长度改变反射电磁波相位。
6、优选的，所述内部、中部和外部相位延迟线均中心对称，适用于全极化电磁波。
7、优选的，当电磁波入射超表面时，通过调节对应参数，可以控制相应波段的反射电磁波的相位变化，当工作在7ghz时，控制外部相位延迟线长度为4.5、5.3、5.5、5.9，相位差均为90°，构成2-bit编码超表面，通过相位补偿计算和排阵生成1阶oam波束；当工作在10ghz时，控制内部相位延迟线长度为4.11、4.36、4.49、4.93，相位差均为90°，构成2-bit编码超表面，通过相位补偿计算和排阵生成+2阶oam波束；当工作在17ghz，控制中部相位延迟线长度为1.8、2.3、3.3、3.9，相位差均为90°，构成2-bit编码超表面，实现了波束调控功能。
8、优选的，金属贴片单元排列形成的阵列形状为方型。
9、本发明具有以下优点：
10、(1)该反射超表面在7、10、17三个频段实现了近360°的相位覆盖，且反射幅值较高，采用2-bit编码超表面的方式，为信息科学与物理学搭起桥梁，使排布阵列十分方便，便于功能的实现；
11、(2)该反射超表面实现了多频oam复用，并且不局限于ku、ka等频段，其在c、x频段同样可以实现oam波束的生成，可应用于卫星通信等领域；
12、(3)该反射超表面设计方案灵活，其在7、10ghz实现了l＝+1和l＝+2的oam波束生成，在17ghz实现了波束调控，且不同波段间的耦合较小，可以实现反射波束的多频段独立相位控制，也使得各个功能不会互相干扰；
13、(4)该反射超表面结构简单，仅使用了单层介质基板和金属贴片，且金属贴片形状简单不易损坏，便于加工装配，且具有低剖面的优点。
1.一种基于编码超表面的三波段多功能天线，其特征在于，所述馈源设置在所述辐射结构的上方；所述辐射结构包括：一层介质基板及其顶层设置的m×n个呈阵列排布的金属贴片单元，介质基板下方设置有金属接地板；所述金属贴片单元配置为：由三组为对称图形的内部相位延迟线、中部相位延迟线、外部相位延迟线构成。
2.根据权利要求1所述的一种多功能超表面天线，其特征在于，三组相位延迟线分别工作于不同的频率，内部相位延迟线为“+”形，且宽度w1固定为0.4mm，工作在10ghz，长度l1为4.5、5.3、5.5、5.9时，相位差均为90°，构成2-bit编码超表面。
3.根据权利要求1所述的一种多功能超表面天线，其特征在于，中部相位延迟线与内部相位延迟线组合成为“米”形，宽度w2固定为0.5mm，工作在17ghz，长度l2为4.11、4.36、4.49、4.93时，相位差均为90°，构成2-bit编码超表面。
4.根据权利要求1所述的一种多功能超表面天线，其特征在于，外部相位延迟线与内部相位延迟线组合成为“田”形，宽度w3固定为0.5mm，工作在7ghz，长度l3为1.8、2.3、3.3、3.9，相位差均为90°，构成2-bit编码超表面。
5.根据权利要求1所述的一种多功能超表面天线，其特征在于，在7ghz时馈源在其相位中心距离超表面反射阵列中心300mm处以θ＝0，ψ＝25°入射超表面，其中θ、ψ分别表示俯仰角和方位角的大小，在10ghz时馈源在其相位中心距离超表面反射阵列中心300mm处以θ＝0，ψ＝25°入射超表面，在17ghz时馈源在其相位中心分别距离超表面反射阵列350mm处竖直放置垂直入射超表面。超表面阵列的长宽均为360mm。
6.根据权利要求1所述的一种多功能超表面天线，其特征在于，当不同频率入射波以相应角度入射时，先计算出希望达成功能所需的相位补偿，再通过调整内部、中部、外部相位延迟线的长度，使用2-bit编码超表面组件阵列，使得该超表面天线在7、10ghz生成l＝+1与l＝+2模式的oam波束，在17ghz实现波束调控功能。
7.根据权利要求1所述的一种多功能超表面天线，其特征在于，金属贴片单元排列形成的阵列形状为方形。