本发明提供了一种双面声波协同调控的声学超结构及其设计方法，解决现有声学超材料只能实现单侧波调控，无法实现双侧波调控的技术问题。一种双面声波协同调控的声学超结构包括多个阵列排布的声学单元；声学单元为Ω型亥姆霍兹共鸣器，且Ω型亥姆霍兹共鸣器的声波入口侧和声波出口侧分居Ω型的两侧，其中，声波入口侧设置有三面敞口的曲折空腔；通过调整所述曲折空腔的长度和宽度，能够调节声学单元下表面的阻抗；通过对声学单元的参数设计以及声学单元的周期排布能够实现声学超结构两侧阻抗差异化排布，使得声学超结构的声波入口侧和声波出口侧之间具有相位梯度。