高功率微波（HPM）武器和复杂电磁环境对电子系统构成的日益严峻威胁已成为一个主要问题[1]。传统的电磁屏蔽技术由于无法适应正常通信信号[2]以及其对所有电磁波的无差别阻挡，限制了其在复杂射频（RF）和微波系统中的应用[3],[4]。最近，能量选择性表面（ESS）作为一种有前景的解决方案应运而生。通过集成PIN二极管等非线性器件[5]，ESS可以适应性地促进低功率信号传输，同时对高功率HPM提供有效屏蔽，从而引起了大量研究兴趣。
通常，ESS被设计为传输低功率信号同时阻挡高功率信号。当入射信号功率超过二极管激活阈值时，ESS会表现出类似金属的反射特性，具有高反射率[6]。早期的ESS设计通常采用周期性排列PIN二极管的金属网格。在高功率条件下，这些结构表现出低阻抗，从而实现有效的电磁屏蔽[7],[8],[9],[10],[11],[12]。这种自适应机制使ESS能够在保持低插入损耗（IL）的同时反射高功率威胁，提供有效保护[13]。
在单频带和宽带应用方面，ESS研究取得了显著进展，这得益于成熟的ECM理论框架[14],[15],[16],[17]。然而，当前技术仍存在某些局限性。首先，来自非工作频率的信号可能会渗透到工作频带中，降低信号质量；其次，在屏蔽模式下，宽带ESS可能会产生过宽的抑制带，干扰相邻通道的正常信号传输；此外，在高功率条件下，宽带ESS的SE往往会随频率增加而降低，可能影响设备保护效果。为了实现精确的多频段电磁屏蔽，已经开发出了多频段ESS结构。这些结构在低功率条件下提供准确的带外过滤，在高功率场景下具有更大的灵活性。这种设计能够在保持相邻频段性能的同时，有效屏蔽特定工作频段[18],[19],[20],[21]。这些设计能够在低功率条件下实现准确的带外过滤，在高功率场景下提供更大的灵活性，从而在不降低相邻频段性能的情况下有效屏蔽特定工作频段。然而，多频段ESS面临平衡独立性和带宽性能的挑战，精确的频率控制对于满足严格的抗干扰要求至关重要。双谐振ESS设计旨在实现两个主要目标：在低功率信号下提供带通过滤，在高功率信号下增强SE。参考文献[22],[23]通过LC串联/并联电路的传输特性分析表明，双谐振窄带ESS可以在工作带宽内实现低IL和高SE。参考文献[24]提出了一种基于双谐振机制的ESS，通过电路和结构参数调整实现带通和带阻共振的独立控制。
然而，现有ESS设计存在一个关键限制：对能量选择性的关注往往忽视了带外反射抑制[25]。在低功率条件下，ESS在非工作频带表现出强反射，增加了被雷达探测的风险；在高功率条件下，SE受到功能限制，使得全频段保护变得困难[26]。为了克服ESS的保护不足，提出了ESR概念。其核心思想是将吸收结构与ESS结合，以实现动态的“传输-吸收”或“反射-吸收”响应。例如，Shen等人设计了一种结合能量选择和吸收的3D结构[27]。通过使用两个独立的路径和功率控制切换，它在3 GHz实现了高效传输，并在低功率下具有高吸收带，在高功率下具有高吸收（超过80%），SE > 36.9 dB（2.52–3.44 GHz）。Zhang等人开发了一种低轮廓的能量选择性结构，在优化厚度的同时保持了这些功能[28]。该结构在低功率下实现超宽带吸收，在高功率下实现超宽带反射，有效地将ESS与ESR结合在一起，尽管结构复杂性较高。Qu等人设计了一种层压ESS/频率选择性吸收器（FSA）结构，在低功率下实现传输窗口（传输-吸收模式：3.22–3.68 GHz）和超宽带吸收（5.87–17.88 GHz），在高功率下切换到反射-吸收模式（RA模式）[29]。然而，这些设计受到操作频段SE在强烈HPM攻击下的限制，以及ATA机制在复杂场景下的适用性限制。
在本文中，我们提出了一种新型的电磁可切换反射器（ESR），创新性地将极化转换层（PCL）与电磁屏蔽层（ESS）结合在一起。文章详细阐述了单元单元的设计及其等效电路模型，阐明了工作原理。通过全波仿真和电路仿真结果的一致性比较，验证了设计的可行性。进一步的场-电路联合仿真揭示了该结构在宽功率谱范围内的自适应响应特性。实验上，通过自由空间测试和矩形波导测试系统地验证了该设备在低功率和高功率场景下的性能。该设计在二维框架内实现了吸收-传输-吸收模式与宽带吸收模式之间的首次功率自适应切换，克服了传统二维ESR的功能限制。
