电磁超表面全息成像技术研究进展

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作者 杨欢欢 张芷昀 +2 位作者 李桐 田江浩 曹祥玉 《空军工程大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期1-13,共13页

超表面全息术的出现极大地促进了全息成像技术的发展,同时也拓展了电磁超表面的应用范围。为进一步梳理超表面全息成像的发展脉络,以技术发展的时间轴为主线,系统地回顾了超表面技术的发展历程,以及受益于超表面技术的全息成像模式的进... 超表面全息术的出现极大地促进了全息成像技术的发展,同时也拓展了电磁超表面的应用范围。为进一步梳理超表面全息成像的发展脉络,以技术发展的时间轴为主线,系统地回顾了超表面技术的发展历程,以及受益于超表面技术的全息成像模式的进步。随着技术的进步,超表面全息术逐渐从可见光频段向微波频段发展,从静态重现向动态全息演变,因此,着重介绍了超表面全息术的未来方向——可重构超表面及其动态全息技术,并且从超表面单元高性能创新技术、超表面阵列全息模式以及超表面全息系统研究3个方面对可重构超表面全息术的发展做了展望。 展开更多

关键词 电磁超表面 超材料 可重构技术 全息成像技术 振幅相位

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基于Matlab和CST联合仿真的电磁超表面自动设计方法

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作者 高睦志 姜大伟 +3 位作者 王士铨 王斌 邢兰昌 朱高阳 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第11期87-91,共5页

为实现电磁超表面器件的批量设计及其优化过程快速演示,介绍了一种基于Matlab和CST联合仿真技术。利用Matlab调用CST软件的API接口,采用随机二进制矩阵自动生成超表面模型,开展器件的快速自动设计。仿真结果表明,该方法具有高效、省时... 为实现电磁超表面器件的批量设计及其优化过程快速演示,介绍了一种基于Matlab和CST联合仿真技术。利用Matlab调用CST软件的API接口,采用随机二进制矩阵自动生成超表面模型,开展器件的快速自动设计。仿真结果表明,该方法具有高效、省时且准确等优点,能解决传统超表面设计方法优化周期长、工作量大等问题,在电磁超表面器件的课堂教学和大规模应用中具有较好的应用价值。 展开更多

关键词 联合仿真 自动设计 电磁超表面 批量设计 课堂教学

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HFSS在电磁超表面设计实验教学中的应用与探索 被引量：1

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作者 朱熙铖 王杰 +2 位作者 钱思瑶 葛莹 张盼盼 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第9期49-53,共5页

电磁超表面是近年来电磁场与微波技术专业领域的研究热点,相关的理论知识作为教学内容逐渐被引入微波技术与天线教学。电磁超表面的工作原理较为复杂、抽象,对超表面的功能验证及实验测试需价格昂贵的测试仪器及微波暗室等条件。针对这... 电磁超表面是近年来电磁场与微波技术专业领域的研究热点,相关的理论知识作为教学内容逐渐被引入微波技术与天线教学。电磁超表面的工作原理较为复杂、抽象,对超表面的功能验证及实验测试需价格昂贵的测试仪器及微波暗室等条件。针对这些教学难点,介绍了高频结构仿真软件(HFSS)在电磁超表面实验教学中的应用与探索,以中心频率30 GHz反射式极化扭转超表面为实验教学案例,通过HFSS使学生掌握电磁超表面的设计方法以及对仿真结果的分析。可有效将电磁超表面的设计与实现过程具体化、实例化,提升微波技术与天线课程教学成效。 展开更多

关键词 电磁超表面 极化扭转 电磁仿真 实验教学

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可重构电磁超表面及其应用研究进展 被引量：12

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作者 杨欢欢 曹祥玉 +4 位作者 高军 李桐 李思佳 丛丽丽 赵霞 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第2期206-219,共14页

可重构电磁超表面是电磁超表面领域广受关注的热点方向。将可控器件/材料引入超表面设计,可重构超表面的电磁调控性能可以实时灵活动态控制。这极大丰富了超表面的功能,有力推动了超表面由理论设计向工程应用突破。近年来该团队持续关... 可重构电磁超表面是电磁超表面领域广受关注的热点方向。将可控器件/材料引入超表面设计,可重构超表面的电磁调控性能可以实时灵活动态控制。这极大丰富了超表面的功能,有力推动了超表面由理论设计向工程应用突破。近年来该团队持续关注电磁超表面的最新发展,围绕微波频段的可重构超表面,从理论、技术与应用3个层面开展探索研究。该文首先梳理了国内外在该领域的研究历程,然后从可重构超表面对电磁波的幅度、相位和极化特性调控及其应用等方面着手,综述了该团队在该领域的研究成果,并给出对未来工作的展望。 展开更多

关键词 电磁超表面 可重构 电磁调控 天线 涡旋波

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电磁超表面在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用研究进展 被引量：4

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作者 闫昕 梁兰菊 +2 位作者 张雅婷 丁欣 姚建铨 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1639-1644,共6页

电磁超表面由于其独特的电磁特性为调控电磁波提供了有力工具,合适地设计成编码、随机、相位不连续、完美吸收器等超表面,就能够控制电磁波的散射以及反射特性,实现雷达散射截面的缩减。本文综述了不同的电磁超表面利用漫反射或者吸收... 电磁超表面由于其独特的电磁特性为调控电磁波提供了有力工具,合适地设计成编码、随机、相位不连续、完美吸收器等超表面,就能够控制电磁波的散射以及反射特性,实现雷达散射截面的缩减。本文综述了不同的电磁超表面利用漫反射或者吸收等特性实现在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用。分析表明,编码超表面由不同的数字单元组成,其反射相位差在很宽的频段范围内满足恒定的关系,设计特殊的单元序列使入射的电磁波产生非定向散射,更高bit编码超表面更容易灵活调控电磁波;随机超表面通过调节阵元的尺寸实现宽带移相从而将金属目标特征性强的反射峰打散成一个无规律、杂乱的波,产生漫反射;不连续超表面由于相位不连续可使电磁波发生漫反射或者异常反射;吸收器通过合理设计结构尺寸实现吸收电磁波能量来减小反射。因此电磁超表面在雷达隐身、宽带通讯、成像等方面具有重要的应用前景。最后对电磁超表面在雷达散射截面缩减中应用的发展趋势进行了初步探讨,未来将向着宽带、柔性、大角度等方面发展。 展开更多

关键词 电磁超表面 雷达散射截面 编码 随机 相位不连续 吸收器

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面向光纤多模选择性激发的电磁超表面设计 被引量：1

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作者 冯磊 张杰 +3 位作者 武霖 钱超 陈红胜 高飞 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期953-957,共5页

针对光纤中多个模式的选择性激发问题,提出利用介质超表面实现光纤多模的频率选择性激发方案.将超表面结构分为四个象限区,对前三象限超表面结构采用便利搜索法设计,对第四象限结构采用深度学习方法进行反向设计,实现了频率控制两个模... 针对光纤中多个模式的选择性激发问题,提出利用介质超表面实现光纤多模的频率选择性激发方案.将超表面结构分为四个象限区,对前三象限超表面结构采用便利搜索法设计,对第四象限结构采用深度学习方法进行反向设计,实现了频率控制两个模式的模分复用.该方案为实现光纤多模复用提供了一种新的思路,且选择性激发的模式个数具有可拓展性;在通信领域具有潜在的应用前景. 展开更多

关键词 电磁超表面 模分复用 反向设计 深度学习 光纤通信

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基于编码电磁超表面的Bessel波束设计 被引量：3

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作者 冯强 林屹峰 +1 位作者 单明明 李龙 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期867-876,共10页

编码电磁超表面构成信息超材料研究领域的一个分支.文中提出了基于编码电磁超表面的Bessel波束产生设计方法,为Bessel波束的产生与调控提供了新的解决方案;同时对基于电磁超表面的Bessel波束产生与设计的基本方法进行了梳理总结.首先通... 编码电磁超表面构成信息超材料研究领域的一个分支.文中提出了基于编码电磁超表面的Bessel波束产生设计方法,为Bessel波束的产生与调控提供了新的解决方案;同时对基于电磁超表面的Bessel波束产生与设计的基本方法进行了梳理总结.首先通过反射型编码电磁超表面分别设计了不同类型的Bessel波束,包括单波束零阶Bessel波束、双波束零阶Bessel波束、单波束高阶Bessel波束以及双波束高阶Bessel波束;然后对于每一种类型的Bessel波束分别对应给出了有关的设计理论和方法,并通过全波电磁仿真的方法进行了相应的仿真验证;最后,鉴于信息超材料技术的发展,基于编码电磁超表面的Bessel波束设计可以进一步地应用于信息超材料有关的系统设计,如近场无线信息/能量传输、近场雷达探测与成像,这也为信息超材料提供了一种可供选择的应用场景. 展开更多

关键词 Bessel波束 编码电磁超表面 信息超材料 轨道角动量(OAM) 涡旋波束

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电磁超表面对辐射波的调控与应用 被引量：5

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作者 朱潜 田翰闱 蒋卫祥 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期15-29,共15页

电磁超材料由亚波长尺寸的人工单元结构周期或非周期排列组成,可以实现天然材料不具备的奇特性质。超表面作为二维特殊形式超材料,具有剖面低、易集成、低成本等优点。随着有源器件、传感元件与智能算法的引入,超表面进一步实现了对电... 电磁超材料由亚波长尺寸的人工单元结构周期或非周期排列组成,可以实现天然材料不具备的奇特性质。超表面作为二维特殊形式超材料,具有剖面低、易集成、低成本等优点。随着有源器件、传感元件与智能算法的引入,超表面进一步实现了对电磁波的实时可编程与智能调控。目前多数电磁超表面研究致力于反射波或透射波调控,事实上,电磁超表面对辐射波同样具有强大的调控能力。本文系统介绍电磁超表面调控辐射波幅度、相位、极化等维度的相关研究进展,以超表面与馈源的集成方式和超表面对辐射波的调控原理为分类依据,重点介绍折叠阵超表面、法布里-珀罗超表面、漏波超表面和辐射式超表面,对应空间馈电、表面波馈电、缝隙耦合馈电、同轴馈电等方式,从无源与有源两个角度介绍这四类超表面对辐射波的调控机理与应用,最后对电磁超表面调控辐射波的未来研究方向进行展望。 展开更多

关键词 电磁超表面 辐射波 电磁波调控

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基于超表面的动态电磁调控技术及应用研究

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作者 李玉玺 朱瑞超 +5 位作者 随赛 贾宇翔 丁畅 韩亚娟 屈绍波 王甲富 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期664-696,共33页

电磁超表面是一种新型的人工电磁材料,其在无线通信、信号处理等方面展现出了巨大的优势。电磁超表面通过引入外部激励(机械激励、热激励、电激励、光激励、磁激励等方式)实现了对电磁响应更为灵活的动态控制。基于动态调控的方式,电磁... 电磁超表面是一种新型的人工电磁材料,其在无线通信、信号处理等方面展现出了巨大的优势。电磁超表面通过引入外部激励(机械激励、热激励、电激励、光激励、磁激励等方式)实现了对电磁响应更为灵活的动态控制。基于动态调控的方式,电磁超表面能够实现对电磁波的相位、振幅、极化方式、传播模式等特性的精确控制,从而在不同的应用场景中实现波前调控。该文首先归纳总结了电磁超表面动态调控技术的研究进展;然后,讨论了电磁超表面在全息成像、极化转换、超构透镜、波束调控以及智能系统等领域中的研究现状;最后以调控技术为基石总结展望了电磁超表面的发展模式及未来智能化调控的发展趋势。 展开更多

关键词 电磁超表面 动态调控 电磁响应 激励方式 自适应智能感知

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惠更斯电磁超构表面微波天线的研究进展(特邀文章)（英文） 被引量：7

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作者 陈志宁 刘炜 +2 位作者 李腾 林丰涵 江梅 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期239-255,共17页

惠更斯电磁超构表面脱胎于现代三维超构材料,是一种特殊的二维亚波长阵列结构.基于经典电磁学惠更斯等效原理,惠更斯电磁超构表面可以灵活地调控电磁波的传播和电磁场的分布,其独特的电磁特性给天线的创新带来了巨大的机遇.文章将综述... 惠更斯电磁超构表面脱胎于现代三维超构材料,是一种特殊的二维亚波长阵列结构.基于经典电磁学惠更斯等效原理,惠更斯电磁超构表面可以灵活地调控电磁波的传播和电磁场的分布,其独特的电磁特性给天线的创新带来了巨大的机遇.文章将综述惠更斯电磁超构表面在微波天线中的研究进展,简要介绍惠更斯超表面的基本概念和原理并总结其在微波天线设计中的应用,重点阐述三种惠更斯超构表面天线技术及其设计案例.最后,展望惠更斯超构表面在天线工程中的广阔应用前景. 展开更多

关键词 电磁超构表面 超构材料 惠更斯原理 色散特性分析 特征模分析 微波超构表面天线 低剖面宽带天线 超构表面透镜天线 多波束天线 波束控制 天线去耦合

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跨谱域低可探测的电磁超构表面天线 被引量：1

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作者 郑月军 陈强 +3 位作者 丁亮 肖科 钟赟 张贵生 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期22-27,共6页

针对低可探测飞行器平台对天线的新需求,提出并设计了微波与红外跨谱域低可探测的电磁超构表面天线。将电磁超构表面设计思想融入天线设计中,在正常辐射下,使其具有电磁超构表面的吸波特性。该设计不用额外加载电磁超构表面,仅利用天线... 针对低可探测飞行器平台对天线的新需求,提出并设计了微波与红外跨谱域低可探测的电磁超构表面天线。将电磁超构表面设计思想融入天线设计中,在正常辐射下,使其具有电磁超构表面的吸波特性。该设计不用额外加载电磁超构表面,仅利用天线自身结构就能减缩其雷达散射截面。在此基础上,为了实现天线红外低可探测,设计了微波频段透波、红外频段低发射率的电磁超构表面,加载到天线上降低了其发射率。实验结果表明,新设计的电磁超构表面天线工作在2.72~2.82 GHz,最大增益达到6.72 dBi;在2.70~2.80 GHz反射幅度均小于-10 dB,最小为-12.49 dB;加载电磁超构表面后天线的发射率为0.212,与加载前的天线相比降低了0.334(61.2%)。新设计的天线在保持正常辐射下,较好地实现了微波与红外低可探测,为低可探测飞行器平台的天线设计提供了新的途径。 展开更多

关键词 天线 电磁超构表面 微波 红外 低可探测

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基于部分极化转换表面与部分反射表面的宽带高增益圆极化天线设计 被引量：3

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作者 程友峰 王迎熹 +1 位作者 钟佳丽 廖成 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4085-4094,共10页

该文介绍了一种具有部分极化转换与部分反射功能的超表面结构,并将其应用到具有宽带高增益性能的圆极化法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)谐振腔天线设计中。所设计的超表面在反射地板存在时能够表现出反射型部分极化转换功能从而用于F-P天... 该文介绍了一种具有部分极化转换与部分反射功能的超表面结构,并将其应用到具有宽带高增益性能的圆极化法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)谐振腔天线设计中。所设计的超表面在反射地板存在时能够表现出反射型部分极化转换功能从而用于F-P天线的圆极化源设计,而当反射地板被移除时其具有部分反射功能因而能够作为F-P天线的部分反射表面。通过在部分极化转换表面上方放置矩形贴片并加载寄生贴片与部分反射表面,辐射源贴片的线极化辐射能够被转变为高增益圆极化辐射,并且天线的阻抗带宽与轴比带宽均得到加强。所设计的天线经过仿真、加工与测试,测试结果表明其阻抗与轴比带宽分别为6.8~8.4 GHz(21.3%)和6.8~8.3 GHz(19.9%),峰值增益达10.5 dBi。 展开更多

关键词 电磁超表面 宽带圆极化天线 法布里-珀罗谐振腔天线 极化转换表面 部分反射表面

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宽带透射阵设计及其近场研究

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作者 张岩 赵超超 贾田扬 《中兴通讯技术》 2022年第3期40-45,共6页

提出并设计了一种基于紧耦合偶极子的宽带透射阵天线,该透射阵天线由宽带馈源天线和宽带透射型超表面两部分组成。馈源是经过改进设计的超宽带Vivaldi天线;宽带透射型超表面包括30×15个单元结构,每个单元结构由紧耦合偶极子天线和... 提出并设计了一种基于紧耦合偶极子的宽带透射阵天线,该透射阵天线由宽带馈源天线和宽带透射型超表面两部分组成。馈源是经过改进设计的超宽带Vivaldi天线;宽带透射型超表面包括30×15个单元结构,每个单元结构由紧耦合偶极子天线和平行双导线组成。引入等效延迟距离的概念用于设计透射阵,并对其菲涅尔区电场进行研究。 展开更多

关键词 电磁超表面 透射阵天线 宽带天线 菲涅尔区

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