声学超表面是近年来兴起的具有相位突变的周期性超薄结构,它可以操控声波的传播方向,相关研究从未间断,对于空间受限的工程领域具有重要价值和十分广阔的应用前景。然而,目前声学超表面主要借助超构材料设计方法实现,即利用人工周期结构对声波进行调控,从而实现特殊的物理效应,存在带宽窄和对于极端物性参数微结构设计困难等问题。针对此问题,本文提出了采用非超构周期性材料进行声波调控的思想,将纤维复合材料引入超表面设计领域,其周期性和可设计性为声波的调控提供了可能。本文首先对纤维复合材料的弹性性能预报进行了研究,包括单向纤维复合材料和二维三向编织复合材料。对于单向纤维复合材料,列举了常用的混合率公式、经验公式、半经验公式和均匀化方法;对于二维三向编织复合材料,采用理论分析模型进行预报,借助复合材料弹性力学基础理论和细观力学,建立了单胞几何模型,预报结果与已有实验结果接近。在弹性性能研究的基础上,基于广义斯奈尔定律推导声波调控原理,借助复合材料细观力学方法,通过均匀化预报方法和优化方法设计单向纤维复合材料单胞的组分,使单胞具有特定的等效声速和等效密度,并满足特性阻抗匹配,从而形成超表面所需的声速梯度分布。利用有限元软件COMSOL对单胞进行能带结构分析和超表面定向反射仿真,验证了单向纤维复合材料超表面调控声波的宽频带特性和合理有效性。与基于超构材料设计的声学超表面相比,单向纤维复合材料声学超表面无需进行微结构设计,复合材料高度灵活的可设计性能够实现更宽的物性参数范围和更大的空间覆盖尺度,在小尺寸结构进行大波长声波的调控方面具有比较明显的优势,并有望突破由于微结构尺寸限制而导致的超表面物理制备的瓶颈问题。单向纤维复合材料超表面的研究工作为其他声学波控器件的设计提供了一种全新的思路和方法。