可調相位不連續人工電磁表面研究

《可調相位不連續人工電磁表面研究》是依託南京大學，由朱博擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：可調相位不連續人工電磁表面研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱博
• 依託單位：南京大學

項目摘要

人工電磁表面是由尺寸遠小于波長的單元在二維表面周期排列構成。相位不連續表面是人工電磁表面的一種，分為反射式和透射式兩類。它們的反射（透射）相位可在0到360度之間設計，並在反射式天線，能量耦合，平面透鏡等技術領域有重要或潛在套用。本項目研究可調相位不連續表面。對於可調反射式表面，主要解決長期存在的高能量損耗問題。在分析高損耗原因的基礎上，我們將用電路方式實現等效可調電容,並集成到單元中達到低損耗的要求。對於透射式表面，我們將首先展開理論研究，找到實現0到360度透射相位設計範圍的一般條件，為設計性能更好的單元提供指導。然後，我們將研究透射相位可調而透射幅度基本一致的不連續表面，並用其構成波束或焦點可調的平面透鏡。研究工作包括理論分析，仿真設計最佳化和實驗測量。項目將解決可調反射式表面的高損耗問題，找到透射式單元的設計準則，提出並實驗驗證透射幅度一致的相位可調錶面和波束或焦點可調的平面透鏡。

結題摘要

人工電磁表面是由尺寸遠小于波長的單元在二維表面周期排列構成。透過單元的電路阻抗設計實現具有一定表面電阻抗和磁阻抗的人工電磁表面，從而對電磁波的透射和反射進行操控。它在反射式天線，能量耦合，平面透鏡等技術領域有重要或潛在套用。本項目圍繞人工電磁表面的一些基礎問題開展了工作。在反射式電磁表面方面，我們在可調反射相位表面中集成負阻器件，解決了長期存在的高能量損耗問題，在實現反射相位接近360度可調的同時還使得反射能量不衰減或者放大。我們還設計了雙諧振單元，解決了傳統反射相位調節技術中相位調節範圍不足360度的問題，可以輕鬆地實現反射相位全面可調。我們還設計了吸波頻率和頻寬都可調的吸波表面，增加了吸波隱身器件適應複雜套用環境的能力。利用可調吸波表面吸波強度隨外加電壓變化的特點實現了對空間電磁波幅度調製的構想，達到了1Mbit/s的數據傳輸率。這一技術使得在信號的發射端無需載波產生裝置即可實現信息回傳。 在透射式表面方面，我們進行了電磁波透射幅度和相位獨立可調技術的研究，理論分析了達到這一目標所需的表面阻抗條件，設計製作了透射係數任意調節的原型器件。我們還發現了無源人工電磁表面（不含有源器件）具有無反射的透射係數任意調控特性，該發現從理論和實驗兩個方面得到證實。無反射特性使得無源人工電磁表面能以級連的方式進行電磁波透射係數或相位的調控，避免了級間相互干擾和諧振的問題。該項目解決了人工電磁表面在電磁波調控中的幾個基礎問題，為人工電磁表面實用器件的設計提供了可參考的解決方案。