編碼超構(gòu)表面實(shí)現(xiàn)雙波束獨(dú)立可重構(gòu)*

張娜 趙健民 陳克 趙俊明 姜田 馮一軍

(南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院, 南京 210023)

近年來(lái), 有源超構(gòu)表面因其對(duì)電磁波的靈活、動(dòng)態(tài)調(diào)控而備受關(guān)注.本文設(shè)計(jì)并分析了一種有源可編程超構(gòu)表面單元, 并探討了其在雙波束、多波束獨(dú)立可重構(gòu)方面的應(yīng)用.理論分析了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)稱雙波束、非對(duì)稱雙波束電磁波輻射以及多波束獨(dú)立可重構(gòu), 并對(duì)所設(shè)計(jì)的編碼超構(gòu)表面進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.全波仿真結(jié)果表明, 超構(gòu)表面具有較好的輻射性能, 主瓣輻射方向與理論計(jì)算結(jié)果一致.作為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證, 我們加工了樣品并在標(biāo)準(zhǔn)微波暗室中進(jìn)行了測(cè)試.實(shí)驗(yàn)測(cè)試與仿真分析結(jié)果吻合良好, 均表明該超構(gòu)表面在微波頻率能夠?qū)﹄p波束進(jìn)行獨(dú)立的動(dòng)態(tài)調(diào)控, 且波束方向性較好.因而, 這種可編程超構(gòu)表面有望進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多通道信息傳輸, 并在無(wú)線通信系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景.

1 引 言

超構(gòu)表面是一種由亞波長(zhǎng)單元結(jié)構(gòu)周期或非周期排布在二維平面上的人工復(fù)合電磁材料.通過(guò)對(duì)電磁波頻率、幅度、相位和極化等固有性質(zhì)的調(diào)控[1?5], 可實(shí)現(xiàn)異常反射[3]、電磁隱身[6]和漫反射[7]等功能, 在波束聚焦[8]、全息成像[9]和天線設(shè)計(jì)[10]等方面具有良好的應(yīng)用前景.相比于傳統(tǒng)的人工電磁材料, 超構(gòu)表面由于其厚度遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng), 可大大縮減電磁器件的厚度, 更有利于實(shí)現(xiàn)器件小型化、平面化、多樣化[11?14].

近年來(lái), 隨著超構(gòu)表面研究的不斷深入, 采用全數(shù)字……