基于超表面的低剖面高增益圆极化天线

提出了一种基于缝隙耦合超材料表面的低剖面圆极化高增益天线,该天线由一个超材料表面和一个微带缝隙天线紧贴着组成.通过改变超表面切角的大小来产生圆极化波,同时还可以提高天线增益和拓宽阻抗带宽.为了验证仿真结果,制作和测量了一个大小为1λ×1λ×0.067λ(在10 GHz处)的样本天线,仿真和测量结果显示出良好的一致性.结...     

基于几何相位超表面的Ince-Gaussian矢量涡旋光场聚焦

为了实现电介质超表面的聚焦功能和对光场相位的调控,采用几何相位调制原理设计微元结构及空间分布,以SiO₂为基底、亚波长TiO₂椭圆柱的六边形晶胞为基本结构,设计了一种相位突变呈抛物线梯度分布的聚焦超表面,适用于480nm～580nm波段。基于此结构进行了理论分析和实验验证,发现该结构对线偏振光聚焦,其归一化后的半峰全宽约为428nm,而对矢量光聚焦约为258nm,获得了更出色的聚焦效果。研究了3阶和4阶Ince-Gaussian矢量光场通过该超表面后的聚焦特性,得到了聚焦场能保持入射矢量光场的基本空间结构,但中心结构信息会有损失的结果,即Ince-Gaussian矢量涡旋光场由于涡旋相位的存在,聚焦后会呈现破缺的空间结构。结果表明,超表面结构和入射光场矢量结构之间的匹配程度是影响聚焦特性的重要因素。该研究为理解复杂矢量光场的超表面聚焦机理提供了参考。     

基于超材料的自由电子辐射研究进展

自由电子与周围电磁环境互作用时可以通过不同的形式辐射电磁波.超材料是一种人工复合材料,可实现传统自然材料所不具备的电磁特性.基于超材料与自由电子之间的相互作用可以打破传统电磁辐射系统的限制,实现对辐射电磁波的极化、相位、波前等特性的灵活操控,这为发展新型的自由电子辐射器件提供了新思路.本文简单介绍了切伦科夫辐射、史密斯...     

Wideband radar cross-section reduction using plasma-based checkerboard metasurface

For stealth technology, in order to overcome the limitations of thin-layer plasma for electromagnetic waves attenuation and further broaden the radar cross-section (RCS) reduction (RCSR) band of the metasurface, the plasma-based checkerboard metasurface composed of plasma and checkerboard metasurface is investigated to achieve better RCSR. We designed a checkerboard metasurface which can achieve abnormal reflection to reduce RCS and whose −10 dB RCSR bandwidth is from 8.1 to 14.5 GHz, the RCSR principle of it lies in the backscattering cancellation, which depends on the phase difference of artificial magnetic conductor (AMC) units. The designed plasma-based checkerboard metasurface is a thin composite structure, including a checkerboard metasurface, a plasma layer, and an air gap which is between them. Full wave simulations confirm that the plasma-based checkerboard metasurface's ‒10 dB RCS reduction bandwidth and RCS reduction amplitude, are both increased under different polarized waves compared with the only single plasma or the only metasurface. We also introduced the reason and mechanism of the interaction between plasma and the checkerboard metasurface to improve the RCSR effect in detail. As plasma-based checkerboard metasurface does not need the plasma to be too thick for plasma stealth, its application in practical scenarios is easier to implement.     

应用于毫米波段的宽带波束调控超表面设计

毫米波段因其较高的数据传输速率和较大的容量而备受关注。为满足现代通信系统对宽带、波束偏转和高辐射效率等天线需求，本文提出了一种工作在88.5～94.6 GHz频带范围内的石墨烯-金属复合结构超表面。该超表面通过调节石墨烯的费米能级，对超表面单元的反射相位进行实时调控编码。调整金属层结构尺寸，可以调制不同编码状态下超表面单元的相位、幅度响应以及编码频段范围。经优化设计，在石墨烯费米能级分别为0 eV和1 eV时，编码超表面单元在88.5～94.6 GHz的宽频带内具有180°±20°的反射相位差，并且反射幅度均大于0.7。利用该单元设计了7×7的超表面，通过合理排布编码单元，可对毫米波段波束进行偏转和多波束切换等动态调控。实验结果显示，单波束最大偏转角度可达105°(-55°～50°),且可实现1～5个波束的切换。该超表面为多功能天线设计提供了新的解决方案，在高速无线局域网、车载雷达、卫星通信等领域具有潜在的应用价值，对毫米波段通信技术的发展具有重要意义。