基於多功能可調電磁超材料的波束可控天線研究

《基於多功能可調電磁超材料的波束可控天線研究》是依託西安電子科技大學，由朱誠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於多功能可調電磁超材料的波束可控天線研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱誠
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

新型電磁超材料具有新穎的電磁特性，但是其功能的單一性以及非可調特性嚴重製約其在波束可控天線中的套用。本項目正是以多功能可調電磁超材料為主要研究對象，“多功能”是指在電控元件的控制下使超材料在雙正、雙負、單負(包括磁負和電負)以及近零折射率材料之間轉換。此外，對多功能可調電磁超材料進行理論建模與最佳化仿真，發展等效電路方法並建立電控元件參數、媒質參數、及結構參數之間的對應關係，為波束可控超材料天線設計奠定基礎；其次，在現有的超材料平板波導測量系統的基礎上，改進並設計一套可調電磁超材料測試系統；最後，基於理論和實驗的研究成果，以無線通信等多個領域中的具體問題作為套用背景，重點研究基於多功能可調電磁超材料的波束可控天線，利用多功能超材料的可調特性來操控天線輻射波束的寬度和角度，同時改進天線的頻寬、增益等其它性能指標。

結題摘要

超材料的理論和套用研究是近年來國內外物理和電磁領域的研究熱點問題之一。通過亞波長單元和陣列排布設計，超材料可在微波、太赫茲、光波等頻段獲得傳統媒質所不具有的新穎特性，但同時其色散、損耗等問題嚴重製約了其套用範圍。本項目嘗試通過將有源器件與超材料相結合，提升傳統超材料性能的同時並增加其功能，主要研究內容為可調電磁超材料的理論研究與分析，具體包括可調電磁超材料的等效電路模型以及超材料與有源器件的一體化設計仿真；多功能高性能超材料天線及器件，具體包括多頻帶多極化電磁超材料天線設計，波束可調/高增益電磁超材料天線，超材料套用器件；攜帶軌道角動量的渦旋電磁波特性研究，具體包括多模態渦旋電磁波物理機理研究，產生多模態多波束渦旋電磁波的反射型超表面天線和天線陣列。 本項目所取得的一些代表性研究成果發表在了套用物理快報、IEEE天線與傳播快報等國際知名期刊雜誌上，這些研究成果為超材料在多個領域中的理論研究和工程套用提供了潛在的新方法和新思路。