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编辑办公2021年 10卷 第2期
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2021, 10(2): 183-190.
摘要
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摘要:
智能电磁感知是电磁探测与成像的系统化和智能化延伸，是安全检查、生物医学、物联网等领域的基础性、关键性和共性问题。近年来，挖掘利用人工电磁材料和人工智能在电磁波调控与数据信息调控方面的强大能力，将其有机结合，并系统地引入电磁感知领域，发展了低成本、高性能的智能电磁感知体制，为电磁感知的进一步发展提供了关键理论和技术支撑。该文讨论了智能电磁感知的若干最新进展，为读者及时掌握该领域的最新进展提供有益帮助。 智能电磁感知是电磁探测与成像的系统化和智能化延伸，是安全检查、生物医学、物联网等领域的基础性、关键性和共性问题。近年来，挖掘利用人工电磁材料和人工智能在电磁波调控与数据信息调控方面的强大能力，将其有机结合，并系统地引入电磁感知领域，发展了低成本、高性能的智能电磁感知体制，为电磁感知的进一步发展提供了关键理论和技术支撑。该文讨论了智能电磁感知的若干最新进展，为读者及时掌握该领域的最新进展提供有益帮助。
智能电磁感知是电磁探测与成像的系统化和智能化延伸，是安全检查、生物医学、物联网等领域的基础性、关键性和共性问题。近年来，挖掘利用人工电磁材料和人工智能在电磁波调控与数据信息调控方面的强大能力，将其有机结合，并系统地引入电磁感知领域，发展了低成本、高性能的智能电磁感知体制，为电磁感知的进一步发展提供了关键理论和技术支撑。该文讨论了智能电磁感知的若干最新进展，为读者及时掌握该领域的最新进展提供有益帮助。 智能电磁感知是电磁探测与成像的系统化和智能化延伸，是安全检查、生物医学、物联网等领域的基础性、关键性和共性问题。近年来，挖掘利用人工电磁材料和人工智能在电磁波调控与数据信息调控方面的强大能力，将其有机结合，并系统地引入电磁感知领域，发展了低成本、高性能的智能电磁感知体制，为电磁感知的进一步发展提供了关键理论和技术支撑。该文讨论了智能电磁感知的若干最新进展，为读者及时掌握该领域的最新进展提供有益帮助。
2021, 10(2): 191-205.
摘要:
作为超材料的二维形式，梯度超表面由于其超薄结构、灵活的各向同性/异性结构选择和突变相位特性，具有很强的电磁波前操控能力，是目前的研究热点。该文率先提出以激励电磁波的极化元、频率元、角度元、方向元以及出射电磁波的位置元等一元、二元甚至多元信息组合编码的多功能分类方式，详细归类总结了多功能集成超表面的研究进展，获得了多功能集成超表面清晰的研究方案和技术路线。该文对多功能电磁超表面未来可能的发展方向进行了展望，旨在为多功能超表面研究提供新思路，实现更新颖、更复杂和更大容量的集成波前调控和功能器件，促进未来通信和雷达器件的集成与小型化发展。 作为超材料的二维形式，梯度超表面由于其超薄结构、灵活的各向同性/异性结构选择和突变相位特性，具有很强的电磁波前操控能力，是目前的研究热点。该文率先提出以激励电磁波的极化元、频率元、角度元、方向元以及出射电磁波的位置元等一元、二元甚至多元信息组合编码的多功能分类方式，详细归类总结了多功能集成超表面的研究进展，获得了多功能集成超表面清晰的研究方案和技术路线。该文对多功能电磁超表面未来可能的发展方向进行了展望，旨在为多功能超表面研究提供新思路，实现更新颖、更复杂和更大容量的集成波前调控和功能器件，促进未来通信和雷达器件的集成与小型化发展。
作为超材料的二维形式，梯度超表面由于其超薄结构、灵活的各向同性/异性结构选择和突变相位特性，具有很强的电磁波前操控能力，是目前的研究热点。该文率先提出以激励电磁波的极化元、频率元、角度元、方向元以及出射电磁波的位置元等一元、二元甚至多元信息组合编码的多功能分类方式，详细归类总结了多功能集成超表面的研究进展，获得了多功能集成超表面清晰的研究方案和技术路线。该文对多功能电磁超表面未来可能的发展方向进行了展望，旨在为多功能超表面研究提供新思路，实现更新颖、更复杂和更大容量的集成波前调控和功能器件，促进未来通信和雷达器件的集成与小型化发展。 作为超材料的二维形式，梯度超表面由于其超薄结构、灵活的各向同性/异性结构选择和突变相位特性，具有很强的电磁波前操控能力，是目前的研究热点。该文率先提出以激励电磁波的极化元、频率元、角度元、方向元以及出射电磁波的位置元等一元、二元甚至多元信息组合编码的多功能分类方式，详细归类总结了多功能集成超表面的研究进展，获得了多功能集成超表面清晰的研究方案和技术路线。该文对多功能电磁超表面未来可能的发展方向进行了展望，旨在为多功能超表面研究提供新思路，实现更新颖、更复杂和更大容量的集成波前调控和功能器件，促进未来通信和雷达器件的集成与小型化发展。
2021, 10(2): 206-219.
摘要:
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。 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。
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。 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。
2021, 10(2): 220-239.
摘要:
目前，超材料研究不断向工程化应用推进，在物理机理与效应、设计理论与方法、加工制备与测试等方面取得了突飞猛进的发展。但是，传统的超材料设计主要依赖人工设计和优化，面对大规模的工程化应用设计时，无法实现数量庞大的超材料结构单元的快速整体设计。近几年，涵盖传统启发式算法和神经网络算法的智能算法在超材料设计中所占的比重逐步上升，基于智能算法设计超材料能够打破传统设计方法在不同基材体系、不同频段以及不同性能指标下设计的局限性，展现出快速设计和架构创新的独特优势。该文综述了包括遗传算法、Hopfield网络算法和深度学习在内的几种典型智能算法在超材料设计中的应用，包括正向设计方法和逆向设计方法。基于智能算法能够实现不同性能指标的频率选择表面、多机理复合吸波超材料、平板聚焦超表面以及异常反射超表面的快速设计，为推动超材料技术的工程化应用提供必要设计手段支撑。 目前，超材料研究不断向工程化应用推进，在物理机理与效应、设计理论与方法、加工制备与测试等方面取得了突飞猛进的发展。但是，传统的超材料设计主要依赖人工设计和优化，面对大规模的工程化应用设计时，无法实现数量庞大的超材料结构单元的快速整体设计。近几年，涵盖传统启发式算法和神经网络算法的智能算法在超材料设计中所占的比重逐步上升，基于智能算法设计超材料能够打破传统设计方法在不同基材体系、不同频段以及不同性能指标下设计的局限性，展现出快速设计和架构创新的独特优势。该文综述了包括遗传算法、Hopfield网络算法和深度学习在内的几种典型智能算法在超材料设计中的应用，包括正向设计方法和逆向设计方法。基于智能算法能够实现不同性能指标的频率选择表面、多机理复合吸波超材料、平板聚焦超表面以及异常反射超表面的快速设计，为推动超材料技术的工程化应用提供必要设计手段支撑。
目前，超材料研究不断向工程化应用推进，在物理机理与效应、设计理论与方法、加工制备与测试等方面取得了突飞猛进的发展。但是，传统的超材料设计主要依赖人工设计和优化，面对大规模的工程化应用设计时，无法实现数量庞大的超材料结构单元的快速整体设计。近几年，涵盖传统启发式算法和神经网络算法的智能算法在超材料设计中所占的比重逐步上升，基于智能算法设计超材料能够打破传统设计方法在不同基材体系、不同频段以及不同性能指标下设计的局限性，展现出快速设计和架构创新的独特优势。该文综述了包括遗传算法、Hopfield网络算法和深度学习在内的几种典型智能算法在超材料设计中的应用，包括正向设计方法和逆向设计方法。基于智能算法能够实现不同性能指标的频率选择表面、多机理复合吸波超材料、平板聚焦超表面以及异常反射超表面的快速设计，为推动超材料技术的工程化应用提供必要设计手段支撑。 目前，超材料研究不断向工程化应用推进，在物理机理与效应、设计理论与方法、加工制备与测试等方面取得了突飞猛进的发展。但是，传统的超材料设计主要依赖人工设计和优化，面对大规模的工程化应用设计时，无法实现数量庞大的超材料结构单元的快速整体设计。近几年，涵盖传统启发式算法和神经网络算法的智能算法在超材料设计中所占的比重逐步上升，基于智能算法设计超材料能够打破传统设计方法在不同基材体系、不同频段以及不同性能指标下设计的局限性，展现出快速设计和架构创新的独特优势。该文综述了包括遗传算法、Hopfield网络算法和深度学习在内的几种典型智能算法在超材料设计中的应用，包括正向设计方法和逆向设计方法。基于智能算法能够实现不同性能指标的频率选择表面、多机理复合吸波超材料、平板聚焦超表面以及异常反射超表面的快速设计，为推动超材料技术的工程化应用提供必要设计手段支撑。
2021, 10(2): 240-258.
摘要:
电磁超材料是由亚波长尺寸单元周期或非周期排列组成的人工结构，能对电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本物理特征进行调控，突破了传统材料的限制，可实现很多自然界不存在的有趣物理现象及应用。过去二十余年，超材料因其强大的电磁调控能力一直是物理领域的研究热点。但无源超材料在电磁波调控中存在局限性，如工作频率固定、实现功能单一等。所以，可调有源超材料越来越受关注。通过引入有源元器件，超材料的功能可通过外部激励信号进行动态调控，在实际应用中具有重要意义。目前常用的控制方式包括电控、温控、光控和机械控制等，其中光控具有可远程调控、无接触式控制、调制速度快以及结构简单等优点。该文概述了近年来光控电磁超材料的研究进展，从直流、微波、太赫兹和光频段4种不同频段分别介绍现有光控超材料和超表面的工作，重点介绍其工作机制和应用场景，并对这一快速发展领域进行总结和展望。 电磁超材料是由亚波长尺寸单元周期或非周期排列组成的人工结构，能对电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本物理特征进行调控，突破了传统材料的限制，可实现很多自然界不存在的有趣物理现象及应用。过去二十余年，超材料因其强大的电磁调控能力一直是物理领域的研究热点。但无源超材料在电磁波调控中存在局限性，如工作频率固定、实现功能单一等。所以，可调有源超材料越来越受关注。通过引入有源元器件，超材料的功能可通过外部激励信号进行动态调控，在实际应用中具有重要意义。目前常用的控制方式包括电控、温控、光控和机械控制等，其中光控具有可远程调控、无接触式控制、调制速度快以及结构简单等优点。该文概述了近年来光控电磁超材料的研究进展，从直流、微波、太赫兹和光频段4种不同频段分别介绍现有光控超材料和超表面的工作，重点介绍其工作机制和应用场景，并对这一快速发展领域进行总结和展望。
电磁超材料是由亚波长尺寸单元周期或非周期排列组成的人工结构，能对电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本物理特征进行调控，突破了传统材料的限制，可实现很多自然界不存在的有趣物理现象及应用。过去二十余年，超材料因其强大的电磁调控能力一直是物理领域的研究热点。但无源超材料在电磁波调控中存在局限性，如工作频率固定、实现功能单一等。所以，可调有源超材料越来越受关注。通过引入有源元器件，超材料的功能可通过外部激励信号进行动态调控，在实际应用中具有重要意义。目前常用的控制方式包括电控、温控、光控和机械控制等，其中光控具有可远程调控、无接触式控制、调制速度快以及结构简单等优点。该文概述了近年来光控电磁超材料的研究进展，从直流、微波、太赫兹和光频段4种不同频段分别介绍现有光控超材料和超表面的工作，重点介绍其工作机制和应用场景，并对这一快速发展领域进行总结和展望。 电磁超材料是由亚波长尺寸单元周期或非周期排列组成的人工结构，能对电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本物理特征进行调控，突破了传统材料的限制，可实现很多自然界不存在的有趣物理现象及应用。过去二十余年，超材料因其强大的电磁调控能力一直是物理领域的研究热点。但无源超材料在电磁波调控中存在局限性，如工作频率固定、实现功能单一等。所以，可调有源超材料越来越受关注。通过引入有源元器件，超材料的功能可通过外部激励信号进行动态调控，在实际应用中具有重要意义。目前常用的控制方式包括电控、温控、光控和机械控制等，其中光控具有可远程调控、无接触式控制、调制速度快以及结构简单等优点。该文概述了近年来光控电磁超材料的研究进展，从直流、微波、太赫兹和光频段4种不同频段分别介绍现有光控超材料和超表面的工作，重点介绍其工作机制和应用场景，并对这一快速发展领域进行总结和展望。
2021, 10(2): 259-266.
摘要:
通过在超表面单元上加载二极管等有源器件，可编程超表面可实现对电磁波的实时灵活调控。通常利用全波仿真软件计算可编程超表面的辐射场，但该方法需要消耗大量的时间，因而降低了设计效率。为了实现准确高效求解给定编码序列计算辐射场，该文首先设计了辐射场自动测试系统，利用该测试系统实测了少量的编码和辐射场数据，其后提出了一个正向深度神经网络，基于实测的数据训练该神经网络，最终实现了给定编码准确高效预测辐射场。对于给定辐射场求解编码的逆问题，该文提出了一个逆向深度神经网络。基于正向网络生成的数据训练所提出的逆向网络，最终实现了给定辐射场实时准确求解编码。该文所提出的方法为雷达波束形成提供了一种新可选方案，在雷达智能波束形成、微波成像等领域有一定的应用价值。 通过在超表面单元上加载二极管等有源器件，可编程超表面可实现对电磁波的实时灵活调控。通常利用全波仿真软件计算可编程超表面的辐射场，但该方法需要消耗大量的时间，因而降低了设计效率。为了实现准确高效求解给定编码序列计算辐射场，该文首先设计了辐射场自动测试系统，利用该测试系统实测了少量的编码和辐射场数据，其后提出了一个正向深度神经网络，基于实测的数据训练该神经网络，最终实现了给定编码准确高效预测辐射场。对于给定辐射场求解编码的逆问题，该文提出了一个逆向深度神经网络。基于正向网络生成的数据训练所提出的逆向网络，最终实现了给定辐射场实时准确求解编码。该文所提出的方法为雷达波束形成提供了一种新可选方案，在雷达智能波束形成、微波成像等领域有一定的应用价值。
通过在超表面单元上加载二极管等有源器件，可编程超表面可实现对电磁波的实时灵活调控。通常利用全波仿真软件计算可编程超表面的辐射场，但该方法需要消耗大量的时间，因而降低了设计效率。为了实现准确高效求解给定编码序列计算辐射场，该文首先设计了辐射场自动测试系统，利用该测试系统实测了少量的编码和辐射场数据，其后提出了一个正向深度神经网络，基于实测的数据训练该神经网络，最终实现了给定编码准确高效预测辐射场。对于给定辐射场求解编码的逆问题，该文提出了一个逆向深度神经网络。基于正向网络生成的数据训练所提出的逆向网络，最终实现了给定辐射场实时准确求解编码。该文所提出的方法为雷达波束形成提供了一种新可选方案，在雷达智能波束形成、微波成像等领域有一定的应用价值。 通过在超表面单元上加载二极管等有源器件，可编程超表面可实现对电磁波的实时灵活调控。通常利用全波仿真软件计算可编程超表面的辐射场，但该方法需要消耗大量的时间，因而降低了设计效率。为了实现准确高效求解给定编码序列计算辐射场，该文首先设计了辐射场自动测试系统，利用该测试系统实测了少量的编码和辐射场数据，其后提出了一个正向深度神经网络，基于实测的数据训练该神经网络，最终实现了给定编码准确高效预测辐射场。对于给定辐射场求解编码的逆问题，该文提出了一个逆向深度神经网络。基于正向网络生成的数据训练所提出的逆向网络，最终实现了给定辐射场实时准确求解编码。该文所提出的方法为雷达波束形成提供了一种新可选方案，在雷达智能波束形成、微波成像等领域有一定的应用价值。
摘要:
准贝塞尔光束是一种广泛应用于微波和光学领域中的非衍射波束。虽然有许多生成准贝塞尔波束的方法被提出，但它们只应用于线性系统中，因此非线性准贝塞尔波束的生成仍然是一个重大的挑战。为此，作者提出了一种基于时域数字编码超表面的高次谐波上的准贝塞尔光束产生方法，通过适当的编码方案实现对非线性频率分量上的超表面相位分布的精确控制，并详细分析了相位离散化对贝塞尔波束形成造成的影响。仿真结果验证了该方法的有效性，并为非线性波束生成提供了一条新的路径。 准贝塞尔光束是一种广泛应用于微波和光学领域中的非衍射波束。虽然有许多生成准贝塞尔波束的方法被提出，但它们只应用于线性系统中，因此非线性准贝塞尔波束的生成仍然是一个重大的挑战。为此，作者提出了一种基于时域数字编码超表面的高次谐波上的准贝塞尔光束产生方法，通过适当的编码方案实现对非线性频率分量上的超表面相位分布的精确控制，并详细分析了相位离散化对贝塞尔波束形成造成的影响。仿真结果验证了该方法的有效性，并为非线性波束生成提供了一条新的路径。
准贝塞尔光束是一种广泛应用于微波和光学领域中的非衍射波束。虽然有许多生成准贝塞尔波束的方法被提出，但它们只应用于线性系统中，因此非线性准贝塞尔波束的生成仍然是一个重大的挑战。为此，作者提出了一种基于时域数字编码超表面的高次谐波上的准贝塞尔光束产生方法，通过适当的编码方案实现对非线性频率分量上的超表面相位分布的精确控制，并详细分析了相位离散化对贝塞尔波束形成造成的影响。仿真结果验证了该方法的有效性，并为非线性波束生成提供了一条新的路径。 准贝塞尔光束是一种广泛应用于微波和光学领域中的非衍射波束。虽然有许多生成准贝塞尔波束的方法被提出，但它们只应用于线性系统中，因此非线性准贝塞尔波束的生成仍然是一个重大的挑战。为此，作者提出了一种基于时域数字编码超表面的高次谐波上的准贝塞尔光束产生方法，通过适当的编码方案实现对非线性频率分量上的超表面相位分布的精确控制，并详细分析了相位离散化对贝塞尔波束形成造成的影响。仿真结果验证了该方法的有效性，并为非线性波束生成提供了一条新的路径。
2021, 10(2): 274-280.
摘要:
传统的电路模拟吸波材料设计只考虑正入射时的吸波性能，当入射角较大，尤其是大于30°时，雷达吸波器的吸波效果明显恶化。随着现代双站雷达探测技术的发展，雷达探测电磁波可能来自不同的空间方向，这就要求雷达吸波材料不仅在电磁波正入射时具有较高的吸波性能，在斜入射时同样实现良好的隐身特性。为此，该文提出了一种新型的宽带吸波材料。该材料由嵌入集总电阻的导电方环阵列和设计良好的宽角阻抗匹配(WAIM)层组成。由于WAIM层的存在，斜入射情况下的吸波性能明显改善。同时，针对电磁波正斜入射情况，该文提出了准确的等效电路模型以及严格的数学计算模型，使得结构设计清晰明了。测量结果表明，正入射时的吸波带宽达到137.1%。当入射角小于45°时，所设计吸波材料在反射系数衰减至少10 dB情况下的公共百分比吸波带宽达到110.5%。等效电路模型计算、仿真与实测结果之间的相似性验证了该文设计的有效性。 传统的电路模拟吸波材料设计只考虑正入射时的吸波性能，当入射角较大，尤其是大于30°时，雷达吸波器的吸波效果明显恶化。随着现代双站雷达探测技术的发展，雷达探测电磁波可能来自不同的空间方向，这就要求雷达吸波材料不仅在电磁波正入射时具有较高的吸波性能，在斜入射时同样实现良好的隐身特性。为此，该文提出了一种新型的宽带吸波材料。该材料由嵌入集总电阻的导电方环阵列和设计良好的宽角阻抗匹配(WAIM)层组成。由于WAIM层的存在，斜入射情况下的吸波性能明显改善。同时，针对电磁波正斜入射情况，该文提出了准确的等效电路模型以及严格的数学计算模型，使得结构设计清晰明了。测量结果表明，正入射时的吸波带宽达到137.1%。当入射角小于45°时，所设计吸波材料在反射系数衰减至少10 dB情况下的公共百分比吸波带宽达到110.5%。等效电路模型计算、仿真与实测结果之间的相似性验证了该文设计的有效性。
传统的电路模拟吸波材料设计只考虑正入射时的吸波性能，当入射角较大，尤其是大于30°时，雷达吸波器的吸波效果明显恶化。随着现代双站雷达探测技术的发展，雷达探测电磁波可能来自不同的空间方向，这就要求雷达吸波材料不仅在电磁波正入射时具有较高的吸波性能，在斜入射时同样实现良好的隐身特性。为此，该文提出了一种新型的宽带吸波材料。该材料由嵌入集总电阻的导电方环阵列和设计良好的宽角阻抗匹配(WAIM)层组成。由于WAIM层的存在，斜入射情况下的吸波性能明显改善。同时，针对电磁波正斜入射情况，该文提出了准确的等效电路模型以及严格的数学计算模型，使得结构设计清晰明了。测量结果表明，正入射时的吸波带宽达到137.1%。当入射角小于45°时，所设计吸波材料在反射系数衰减至少10 dB情况下的公共百分比吸波带宽达到110.5%。等效电路模型计算、仿真与实测结果之间的相似性验证了该文设计的有效性。 传统的电路模拟吸波材料设计只考虑正入射时的吸波性能，当入射角较大，尤其是大于30°时，雷达吸波器的吸波效果明显恶化。随着现代双站雷达探测技术的发展，雷达探测电磁波可能来自不同的空间方向，这就要求雷达吸波材料不仅在电磁波正入射时具有较高的吸波性能，在斜入射时同样实现良好的隐身特性。为此，该文提出了一种新型的宽带吸波材料。该材料由嵌入集总电阻的导电方环阵列和设计良好的宽角阻抗匹配(WAIM)层组成。由于WAIM层的存在，斜入射情况下的吸波性能明显改善。同时，针对电磁波正斜入射情况，该文提出了准确的等效电路模型以及严格的数学计算模型，使得结构设计清晰明了。测量结果表明，正入射时的吸波带宽达到137.1%。当入射角小于45°时，所设计吸波材料在反射系数衰减至少10 dB情况下的公共百分比吸波带宽达到110.5%。等效电路模型计算、仿真与实测结果之间的相似性验证了该文设计的有效性。
2021, 10(2): 281-287.
摘要:
该文将介绍一种W波段相控电磁表面雷达系统。这种工作在92～96 GHz的相控电磁表面天线，仅利用普通的印刷电路板(PCB)加工工艺及加工精度要求，通过合理的单元设计，可以控制掺杂本征材料的二极管(PIN)实现电流翻转，能轻便地、低成本地在W波段保证稳定的180°调相效果。进一步通过输入合适的空间编码，相控电磁表面天线可以形成具有不同指向的波束。这种具有空间波束扫描能力的透射型相控电磁表面天线，用作雷达系统的接收天线。该文提出的W波段相控电磁表面雷达系统及其加工和测试结果，为后续研究精确制导、目标识别、成像等应用提供了基础。 该文将介绍一种W波段相控电磁表面雷达系统。这种工作在92～96 GHz的相控电磁表面天线，仅利用普通的印刷电路板(PCB)加工工艺及加工精度要求，通过合理的单元设计，可以控制掺杂本征材料的二极管(PIN)实现电流翻转，能轻便地、低成本地在W波段保证稳定的180°调相效果。进一步通过输入合适的空间编码，相控电磁表面天线可以形成具有不同指向的波束。这种具有空间波束扫描能力的透射型相控电磁表面天线，用作雷达系统的接收天线。该文提出的W波段相控电磁表面雷达系统及其加工和测试结果，为后续研究精确制导、目标识别、成像等应用提供了基础。
该文将介绍一种W波段相控电磁表面雷达系统。这种工作在92～96 GHz的相控电磁表面天线，仅利用普通的印刷电路板(PCB)加工工艺及加工精度要求，通过合理的单元设计，可以控制掺杂本征材料的二极管(PIN)实现电流翻转，能轻便地、低成本地在W波段保证稳定的180°调相效果。进一步通过输入合适的空间编码，相控电磁表面天线可以形成具有不同指向的波束。这种具有空间波束扫描能力的透射型相控电磁表面天线，用作雷达系统的接收天线。该文提出的W波段相控电磁表面雷达系统及其加工和测试结果，为后续研究精确制导、目标识别、成像等应用提供了基础。 该文将介绍一种W波段相控电磁表面雷达系统。这种工作在92～96 GHz的相控电磁表面天线，仅利用普通的印刷电路板(PCB)加工工艺及加工精度要求，通过合理的单元设计，可以控制掺杂本征材料的二极管(PIN)实现电流翻转，能轻便地、低成本地在W波段保证稳定的180°调相效果。进一步通过输入合适的空间编码，相控电磁表面天线可以形成具有不同指向的波束。这种具有空间波束扫描能力的透射型相控电磁表面天线，用作雷达系统的接收天线。该文提出的W波段相控电磁表面雷达系统及其加工和测试结果，为后续研究精确制导、目标识别、成像等应用提供了基础。
2021, 10(2): 288-295.
摘要:
该文深入阐述基于信息超材料的高性能微波计算成像系统架构设计、工作原理与建模分析。首先，利用信息超材料对电磁波优异的调节能力，结合压缩采样理论，重点讨论信息超材料多样杂散波束产生及高性能辐射设计方法。再进一步构建针对高辐射性能信息超材料微波计算成像系统的数值模型，并提出一种高性能色散信息超材料单元，该单元带阻频率捷变特性可覆盖整个X波段。基于该单元设计了一款高透射效率信息超材料透镜，在成像区域内辐射性能较当前超材料孔径提高3倍，辐射效率达到75%。最后基于所构建的数值模型，计算验证所提出的高透射率色散信息超材料透镜对理想散射体的图像还原能力。该文所研究的基于信息超材料的高性能微波计算成像系统，为成像雷达、安防预警、医疗检测等应用提供了坚实的理论依据和前瞻性探索。 该文深入阐述基于信息超材料的高性能微波计算成像系统架构设计、工作原理与建模分析。首先，利用信息超材料对电磁波优异的调节能力，结合压缩采样理论，重点讨论信息超材料多样杂散波束产生及高性能辐射设计方法。再进一步构建针对高辐射性能信息超材料微波计算成像系统的数值模型，并提出一种高性能色散信息超材料单元，该单元带阻频率捷变特性可覆盖整个X波段。基于该单元设计了一款高透射效率信息超材料透镜，在成像区域内辐射性能较当前超材料孔径提高3倍，辐射效率达到75%。最后基于所构建的数值模型，计算验证所提出的高透射率色散信息超材料透镜对理想散射体的图像还原能力。该文所研究的基于信息超材料的高性能微波计算成像系统，为成像雷达、安防预警、医疗检测等应用提供了坚实的理论依据和前瞻性探索。
该文深入阐述基于信息超材料的高性能微波计算成像系统架构设计、工作原理与建模分析。首先，利用信息超材料对电磁波优异的调节能力，结合压缩采样理论，重点讨论信息超材料多样杂散波束产生及高性能辐射设计方法。再进一步构建针对高辐射性能信息超材料微波计算成像系统的数值模型，并提出一种高性能色散信息超材料单元，该单元带阻频率捷变特性可覆盖整个X波段。基于该单元设计了一款高透射效率信息超材料透镜，在成像区域内辐射性能较当前超材料孔径提高3倍，辐射效率达到75%。最后基于所构建的数值模型，计算验证所提出的高透射率色散信息超材料透镜对理想散射体的图像还原能力。该文所研究的基于信息超材料的高性能微波计算成像系统，为成像雷达、安防预警、医疗检测等应用提供了坚实的理论依据和前瞻性探索。 该文深入阐述基于信息超材料的高性能微波计算成像系统架构设计、工作原理与建模分析。首先，利用信息超材料对电磁波优异的调节能力，结合压缩采样理论，重点讨论信息超材料多样杂散波束产生及高性能辐射设计方法。再进一步构建针对高辐射性能信息超材料微波计算成像系统的数值模型，并提出一种高性能色散信息超材料单元，该单元带阻频率捷变特性可覆盖整个X波段。基于该单元设计了一款高透射效率信息超材料透镜，在成像区域内辐射性能较当前超材料孔径提高3倍，辐射效率达到75%。最后基于所构建的数值模型，计算验证所提出的高透射率色散信息超材料透镜对理想散射体的图像还原能力。该文所研究的基于信息超材料的高性能微波计算成像系统，为成像雷达、安防预警、医疗检测等应用提供了坚实的理论依据和前瞻性探索。
2021, 10(2): 296-303.
摘要:
基于超表面的关联成像系统解决了关联成像系统探测效率低的问题，但其探测模式数量不足导致了其有效成像点数受限。针对这个问题，该文以参考辐射场空间分布1阶统计特征为基础，建立了基于随机调制超表面的关联成像信号模型，分析了成像误差，并与差分关联成像(DCI)方法相结合，给出了具有鲁棒性的基于超表面的关联成像方法，该方法利用不同模式的差分形成了新的探测模式，降低了相关函数的副瓣干扰，从而提升了成像质量。同时，对一种特殊的差分关联成像方法—梯度关联成像(GCI)方法的成像分辨率进行了分析，该方法通过对超表面单元的特殊设计，可以在不获取图像的情况下，直接在成像过程中提取出目标方位向的边缘信息，可以有效提升关联成像系统对目标边缘的提取能力。最后，通过仿真实验验证了该文理论分析的正确性。 基于超表面的关联成像系统解决了关联成像系统探测效率低的问题，但其探测模式数量不足导致了其有效成像点数受限。针对这个问题，该文以参考辐射场空间分布1阶统计特征为基础，建立了基于随机调制超表面的关联成像信号模型，分析了成像误差，并与差分关联成像(DCI)方法相结合，给出了具有鲁棒性的基于超表面的关联成像方法，该方法利用不同模式的差分形成了新的探测模式，降低了相关函数的副瓣干扰，从而提升了成像质量。同时，对一种特殊的差分关联成像方法—梯度关联成像(GCI)方法的成像分辨率进行了分析，该方法通过对超表面单元的特殊设计，可以在不获取图像的情况下，直接在成像过程中提取出目标方位向的边缘信息，可以有效提升关联成像系统对目标边缘的提取能力。最后，通过仿真实验验证了该文理论分析的正确性。
基于超表面的关联成像系统解决了关联成像系统探测效率低的问题，但其探测模式数量不足导致了其有效成像点数受限。针对这个问题，该文以参考辐射场空间分布1阶统计特征为基础，建立了基于随机调制超表面的关联成像信号模型，分析了成像误差，并与差分关联成像(DCI)方法相结合，给出了具有鲁棒性的基于超表面的关联成像方法，该方法利用不同模式的差分形成了新的探测模式，降低了相关函数的副瓣干扰，从而提升了成像质量。同时，对一种特殊的差分关联成像方法—梯度关联成像(GCI)方法的成像分辨率进行了分析，该方法通过对超表面单元的特殊设计，可以在不获取图像的情况下，直接在成像过程中提取出目标方位向的边缘信息，可以有效提升关联成像系统对目标边缘的提取能力。最后，通过仿真实验验证了该文理论分析的正确性。 基于超表面的关联成像系统解决了关联成像系统探测效率低的问题，但其探测模式数量不足导致了其有效成像点数受限。针对这个问题，该文以参考辐射场空间分布1阶统计特征为基础，建立了基于随机调制超表面的关联成像信号模型，分析了成像误差，并与差分关联成像(DCI)方法相结合，给出了具有鲁棒性的基于超表面的关联成像方法，该方法利用不同模式的差分形成了新的探测模式，降低了相关函数的副瓣干扰，从而提升了成像质量。同时，对一种特殊的差分关联成像方法—梯度关联成像(GCI)方法的成像分辨率进行了分析，该方法通过对超表面单元的特殊设计，可以在不获取图像的情况下，直接在成像过程中提取出目标方位向的边缘信息，可以有效提升关联成像系统对目标边缘的提取能力。最后，通过仿真实验验证了该文理论分析的正确性。
2021, 10(2): 304-312.
摘要:
该文提出了一种时变极化编码超构表面的设计方法，实现了对电磁波基波与谐波分布的非线性调控。通过加载开关二极管的方式，超构表面可在2.4 GHz频率处实现转极化与同极化反射之间的动态切换，进而通过调节时域方波调制信号的占空比和频率，可在频域内调控电磁波基波与谐波的能量分配及频率偏移。在此基础上，利用超构表面的动态电磁响应，构建了基于二进制幅度调制方式的超构表面无线通信系统，实现对传输信息的直接调制和实时传输，其中该无线通信系统的最高传输码率可达625 kbps。所有实验结果均与理论计算吻合良好。该文所提出的设计方法在下一代通信、高分辨率成像等实际应用中具有良好的发展前景。 该文提出了一种时变极化编码超构表面的设计方法，实现了对电磁波基波与谐波分布的非线性调控。通过加载开关二极管的方式，超构表面可在2.4 GHz频率处实现转极化与同极化反射之间的动态切换，进而通过调节时域方波调制信号的占空比和频率，可在频域内调控电磁波基波与谐波的能量分配及频率偏移。在此基础上，利用超构表面的动态电磁响应，构建了基于二进制幅度调制方式的超构表面无线通信系统，实现对传输信息的直接调制和实时传输，其中该无线通信系统的最高传输码率可达625 kbps。所有实验结果均与理论计算吻合良好。该文所提出的设计方法在下一代通信、高分辨率成像等实际应用中具有良好的发展前景。
该文提出了一种时变极化编码超构表面的设计方法，实现了对电磁波基波与谐波分布的非线性调控。通过加载开关二极管的方式，超构表面可在2.4 GHz频率处实现转极化与同极化反射之间的动态切换，进而通过调节时域方波调制信号的占空比和频率，可在频域内调控电磁波基波与谐波的能量分配及频率偏移。在此基础上，利用超构表面的动态电磁响应，构建了基于二进制幅度调制方式的超构表面无线通信系统，实现对传输信息的直接调制和实时传输，其中该无线通信系统的最高传输码率可达625 kbps。所有实验结果均与理论计算吻合良好。该文所提出的设计方法在下一代通信、高分辨率成像等实际应用中具有良好的发展前景。 该文提出了一种时变极化编码超构表面的设计方法，实现了对电磁波基波与谐波分布的非线性调控。通过加载开关二极管的方式，超构表面可在2.4 GHz频率处实现转极化与同极化反射之间的动态切换，进而通过调节时域方波调制信号的占空比和频率，可在频域内调控电磁波基波与谐波的能量分配及频率偏移。在此基础上，利用超构表面的动态电磁响应，构建了基于二进制幅度调制方式的超构表面无线通信系统，实现对传输信息的直接调制和实时传输，其中该无线通信系统的最高传输码率可达625 kbps。所有实验结果均与理论计算吻合良好。该文所提出的设计方法在下一代通信、高分辨率成像等实际应用中具有良好的发展前景。
摘要:
可编程超表面是由可调谐的单元在二维平面上组成的平面阵列，具有任意、动态操控电磁波波前的能力，是微波领域前沿研究方向之一。尽管目前基于可编程超表面的电磁调控研究已取得丰硕进展，但是现有技术都需要采用专用发射源主动馈电超表面，这不仅增加了实际系统的复杂性和成本，而且在一定程度上限制了这些技术在现实环境中的应用。因此，该文提出了一种利用可编程超表面灵活调控周围Wi-Fi信号的方法，并通过理论和实验证明了其对Wi-Fi信号的优越调控性能。首先，该文首次提出一种基于可编程超表面散射模型的高效优化算法CWGS，该算法可以重新设计可编程超表面散射场的复振幅分布，从而实现指定位置处的Wi-Fi信号显著增强。其次，该文制作了一款工作频率为2.4 GHz的大规模可编程超表面，并基于该超表面实验验证了优化算法应用于Wi-Fi信号增强调控的可行性和有效性。理论和实验结果均证明，可编程超表面可以在多个位置处实现Wi-Fi信号的动态增强。实验结果表明，经可编程超表面调控后的Wi-Fi信号强度提高了23.5 dB。该文提出的方法提高了可编程超表面在实际应用中的可用性和实用性，有望为无线通信、未来智能家居等领域开辟新的道路。 可编程超表面是由可调谐的单元在二维平面上组成的平面阵列，具有任意、动态操控电磁波波前的能力，是微波领域前沿研究方向之一。尽管目前基于可编程超表面的电磁调控研究已取得丰硕进展，但是现有技术都需要采用专用发射源主动馈电超表面，这不仅增加了实际系统的复杂性和成本，而且在一定程度上限制了这些技术在现实环境中的应用。因此，该文提出了一种利用可编程超表面灵活调控周围Wi-Fi信号的方法，并通过理论和实验证明了其对Wi-Fi信号的优越调控性能。首先，该文首次提出一种基于可编程超表面散射模型的高效优化算法CWGS，该算法可以重新设计可编程超表面散射场的复振幅分布，从而实现指定位置处的Wi-Fi信号显著增强。其次，该文制作了一款工作频率为2.4 GHz的大规模可编程超表面，并基于该超表面实验验证了优化算法应用于Wi-Fi信号增强调控的可行性和有效性。理论和实验结果均证明，可编程超表面可以在多个位置处实现Wi-Fi信号的动态增强。实验结果表明，经可编程超表面调控后的Wi-Fi信号强度提高了23.5 dB。该文提出的方法提高了可编程超表面在实际应用中的可用性和实用性，有望为无线通信、未来智能家居等领域开辟新的道路。
可编程超表面是由可调谐的单元在二维平面上组成的平面阵列，具有任意、动态操控电磁波波前的能力，是微波领域前沿研究方向之一。尽管目前基于可编程超表面的电磁调控研究已取得丰硕进展，但是现有技术都需要采用专用发射源主动馈电超表面，这不仅增加了实际系统的复杂性和成本，而且在一定程度上限制了这些技术在现实环境中的应用。因此，该文提出了一种利用可编程超表面灵活调控周围Wi-Fi信号的方法，并通过理论和实验证明了其对Wi-Fi信号的优越调控性能。首先，该文首次提出一种基于可编程超表面散射模型的高效优化算法CWGS，该算法可以重新设计可编程超表面散射场的复振幅分布，从而实现指定位置处的Wi-Fi信号显著增强。其次，该文制作了一款工作频率为2.4 GHz的大规模可编程超表面，并基于该超表面实验验证了优化算法应用于Wi-Fi信号增强调控的可行性和有效性。理论和实验结果均证明，可编程超表面可以在多个位置处实现Wi-Fi信号的动态增强。实验结果表明，经可编程超表面调控后的Wi-Fi信号强度提高了23.5 dB。该文提出的方法提高了可编程超表面在实际应用中的可用性和实用性，有望为无线通信、未来智能家居等领域开辟新的道路。 可编程超表面是由可调谐的单元在二维平面上组成的平面阵列，具有任意、动态操控电磁波波前的能力，是微波领域前沿研究方向之一。尽管目前基于可编程超表面的电磁调控研究已取得丰硕进展，但是现有技术都需要采用专用发射源主动馈电超表面，这不仅增加了实际系统的复杂性和成本，而且在一定程度上限制了这些技术在现实环境中的应用。因此，该文提出了一种利用可编程超表面灵活调控周围Wi-Fi信号的方法，并通过理论和实验证明了其对Wi-Fi信号的优越调控性能。首先，该文首次提出一种基于可编程超表面散射模型的高效优化算法CWGS，该算法可以重新设计可编程超表面散射场的复振幅分布，从而实现指定位置处的Wi-Fi信号显著增强。其次，该文制作了一款工作频率为2.4 GHz的大规模可编程超表面，并基于该超表面实验验证了优化算法应用于Wi-Fi信号增强调控的可行性和有效性。理论和实验结果均证明，可编程超表面可以在多个位置处实现Wi-Fi信号的动态增强。实验结果表明，经可编程超表面调控后的Wi-Fi信号强度提高了23.5 dB。该文提出的方法提高了可编程超表面在实际应用中的可用性和实用性，有望为无线通信、未来智能家居等领域开辟新的道路。
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