CN114824811B - 幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法 - Google Patents

幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114824811B
CN114824811B CN202210446240.9A CN202210446240A CN114824811B CN 114824811 B CN114824811 B CN 114824811B CN 202210446240 A CN202210446240 A CN 202210446240A CN 114824811 B CN114824811 B CN 114824811B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
amplitude
super
phase
response
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210446240.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114824811A (zh
Inventor
孙志伟
曹海林
彭雪
刘润
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN202210446240.9A priority Critical patent/CN114824811B/zh
Publication of CN114824811A publication Critical patent/CN114824811A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114824811B publication Critical patent/CN114824811B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/004—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective using superconducting materials or magnetised substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/0046—Theoretical analysis and design methods of such selective devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/28—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the amplitude
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • H01Q3/38—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters the phase-shifters being digital
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法。该方法通过调控超表面单元的幅度，可以实现对单元等效相位的控制，进而为超表面的波束调控功能提供全新的单元形式及单元设计方法。相比于传统超表面单元通过调控波矢量或通过调控旋转角度实现相位控制的方法，本方法通过调控幅度来控制其等效的响应相位，如此为超表面的设计提供新思路，降低超表面单元的设计难度和复杂度。同时，基于幅度调控的宽带优势，本方法可以克服传统超表面单元工作频带窄的缺陷，拓宽超表面的工作带宽。

Description

幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法
技术领域
本发明涉及天线(H05B6/72)领域、复合透镜(G02B3/00)、产生全息图的工艺过程或设备(G03H1/04)，具体是幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法。
背景技术
超表面是近年来兴起的新型技术，它作为超构材料的二维形式在电磁学、光学、声学、热力学等诸多科学领域发挥着越来越重要的作用，成为这些领域的研究热点。超表面由超表面单元周期性排列而成，传统超表面单元的相位通过直接调控相位或调控旋转角度获得。这类超表面单元的设计难度较大，超表面的结构复杂，同时这些方法多为电磁谐振模式，因此超表面单元的工作带宽窄。随着相关技术的发展，对超表面单元的设计提出了越来越高的要求，具有低结构复杂度、宽带化工作的超表面单元已成为该领域的重要需求。
发明内容
本发明为了解决现有技术的关键难题，提供了一种幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法。它不再对单元的相位进行直接控制，而是通过调控单元中各子单元的幅度来实现对单元整体响应相位的控制。这对于降低超表面单元设计难度，简化结构复杂度，拓宽其工作带宽提供了新的解决途径。
首先需要说明的是，超表面为一种二维结构，它由超表面单元周期性排列而成，通过调控各超表面单元的响应相位，实现对超表面出射波束的控制。因此，超表面的设计归根到底为对超表面单元的相位控制。
本发明提供了一种幅度调控超表面单元，超表面单元由两个子单元组成，分别定义为子单元1和子单元2，两个子单元的排列方式需要根据超表面的波束调控需求确定，若波束在一维方向调控时，超表面单元的两个子单元应沿波束调控方向排布。两个子单元的响应极化相同，即两个子单元的出射波具有相同的极化方向，如此可确保两个子单元出射波可以进行叠加。若超表面单元需要双极化工作，则需将出射波分解到两个正交方向上，并在两个正交方向分别进行电磁波的叠加。两个子单元的响应相位存在固定的π/2相位差，即子单元1的响应相位为P，子单元2的响应相位为P+π/2，其中P为单元的参考相位，为非调控元素，其可为任意值，具体可根据单元的设计情况选取。子单元1的响应幅度为cos(a)，子单元2的响应幅度为sin(a)，a为一个幅度参数，可以通过引入损耗或阻抗控制实现其参数控制。最后，该超表面单元的出射波为子单元1和子单元2出射波叠加，其整体响应相位为a+P，如此，超表面单元通过调控两个子单元的幅度参数a获得对单元响应相位的控制。
进一步改进，所述的幅度调控超表面单元的工作形式可以为经典空馈型，即超表面单元对自由空间入射的电磁波进行响应，这种类型的超表面按照入射波和出射波的波矢方向分为反射式和透射式，本发明提供的幅控超表面单元对两者均适用；单元的工作形式也可以是辐射式超表面，即超表面单元对馈电网络馈入的电磁波进行响应。
进一步改进，所述的幅度调控超表面单元构成的超表面，其入射波极化可为任意极化，包括线极化、圆极化、椭圆极化，但应保证出射波满足电磁波叠加的极化需求。
进一步改进，所述的幅度调控超表面单元，当其所组成的整体超表面需要进行二维波束控制时，即超表面的波束需要在两个正交方向上进行控制时，仅有两个子单元的幅度调控超表面单元较难满足设计需求。因此，我们可以将多个所述超表面单元进行组合并沿二维方向排列，可以更好地满足二维波束调控需求。根据正交分离原理，超表面单元的二维排列方向宜为正交的两个方向。各单元的具体组合方式以及各单元中子单元的排列方向和方式，包括单元的个数、各单元中子单元的排列方向、共用子单元的选择等应根据波束调控需求确定，确保沿两个正交方向看去，单元所在位置的等效相位都满足二维波束调控需求。
本发明还提供了一种幅控相位等效方法，其包括以下步骤：
(1)根据整体超表面波束调控需求，计算各超表面单元的所需响应相位，计算中单元的位置采用单元中心的位置，该计算可以利用天线阵理论、天线阵波束赋形理论、广义斯涅耳定理、复相加理论获得；
(2)对于所需响应相位为Q的超表面单元，其包括两个子单元，分别为子单元1和子单元2，子单元1的响应相位和响应幅度为P和cos(a)，子单元2的响应相位和响应幅度为P+π/2和sin(a)，整个单元的响应电磁波为两个子单元响应电磁波的叠加，根据欧拉公式的变形公式exp(i(P+a))＝exp(iP)×(cos(a)+sin(a)
exp(iπ/2))，单元整体响应相位为P+a，使P+a＝Q，则获得所需响应相位Q，其中P为固定相位差，不做调控，cos(a)和sin(a)分别表示子单元1和子单元2的幅度，通过幅度参数a即可调控单元整体响应相位；
(3)当所需相位由Q变为Q’时，调控幅度参数由a至a’，使P+a’＝Q’，从而实现通过调控子单元的幅度控制单元整体响应相位的功能。
进一步改进，所述的幅控相位等效方法，当超表面单元构成的超表面需要进行二维波束控制时，可将多个所述超表面单元进行组合并沿二维方向排列以适应波束调控需求。显而易见，多个超表面单元组合后，其子单元个数必然大于两个。此时，若超表面单元组合包含N个子单元，定义为子单元1、子单元2、子单元3……子单元N，对于所需响应相位为Q的超表面单元，其子单元的幅度和相位满足公式exp(iQ)＝A1 exp(iP1)+A2exp(iP2)+A3exp(iP3)+……AN exp(iPN)，其中A1、P1为子单元1的幅度和相位，A2、P2为子单元2的幅度和相位，A3、P3为子单元3的幅度和相位，……AN、PN为子单元N的幅度和相位，P1、P2、P3……PN为固定元素，A1、A2、A3……AN为可调幅度元素以调控单元的整体响应相位。这一计算基于辐射的叠加原理。
本发明有益效果在于：
1、可通过调控幅度实现对超表面单元的响应相位调控。
2、降低传统超表面单元的设计难度。
3、简化传统超表面单元的结构复杂度。
4、可实现超表面单元的宽带化工作。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是由两个子单元构成的反射型幅度调控超表面单元示意图。
图2是由两个子单元构成的透射型幅度调控超表面单元示意图。
图3是由四个子单元构成的反射型幅度调控超表面单元示意图。
图4是由四个子单元构成的透射型幅度调控超表面单元示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。在本发明幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法的实施例中，图1为由两个子单元构成的反射型幅度调控超表面单元示意图，该超表面单元由沿x方向排列的两个子单元组成，故其适合于在XOZ面进行波束控制。两个子单元分别定义为子单元1和子单元2。入射电磁波沿-z方向照射到超表面单元上，并于超表面各子单元处反射。经过超表面后，超表面各子单元会对入射电磁波进行响应，分别形成出射波1和出射波2，它们的响应相位和响应幅度分别是：出射波1为P和cos(a)，出射波2为P+π/2和sin(a)。超表面单元的整体出射波为出射波1和出射波2的叠加，根据欧拉公式的变形公式可知，该超表面单元的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，即其出射波的整体等效相位为P+a。其中，P为单元的参考相位，由单元的相位元素获得，为固定参数，不做调控；a表征了两个子单元的响应幅度，通过引入损耗元器件或者阻抗网络进行调控，实现对出射电磁波的相位控制。超表面单元输入波的极化可为任意极化形式，但两个子单元出射波的极化形式一致，以确保叠加时不引入极化分量的影响。若超表面单元需要对两个极化进行相位控制时，应对两个正交极化的相位和幅度分别设计。
图2为由两个子单元构成的透射型幅度调控超表面单元示意图，该超表面单元由沿x方向排列的两个子单元组成，故其适合于在XOZ面进行波束控制。两个子单元分别定义为子单元1和子单元2。入射电磁波沿+z方向照射到超表面单元上，并经过超表面各子单元透射。电磁波在透射超表面各子单元过程中，与子单元相互作用，对出射电磁波进行幅度控制，分别形成出射波1和出射波2，它们的响应相位和响应幅度分别是：出射波1为P和cos(a)，出射波2为P+π/2和sin(a)。超表面单元的整体出射波为出射波1和出射波2的叠加，根据欧拉公式的变形公式可知，该超表面单元的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，即其出射波的整体等效相位为P+a。其中，P为单元的参考相位，由单元的相位元素获得，为固定参数，不做调控；a表征了两个子单元的响应幅度，通过引入损耗元器件或者阻抗网络进行调控，实现对出射电磁波的相位控制。超表面单元输入波的极化可为任意极化形式，但两个子单元出射波的极化形式一致，以确保叠加时不引入极化分量的影响。若超表面单元需要对两个极化进行相位控制时，应对两个正交极化的相位和幅度分别设计。
图3为由四个子单元构成的反射型幅度调控超表面单元示意图，该超表面单元由四个子单元沿x×y方向2×2排列，分别定义为子单元1、子单元2、子单元3和子单元4。由于四个子单元沿两个正交方向排列，故其适用于二维波束控制。入射电磁波沿-z方向照射到超表面单元上，并于超表面各子单元处反射。经过超表面后，超表面各子单元会对入射电磁波进行响应，分别形成出射波1、出射波2、出射波3和出射波4。它们的响应相位和响应幅度分别是：出射波1为P和cos(a)，出射波2为P+π/2和sin(a)，出射波3为P+π/2和sin(a)，出射波4为P和cos(a)。超表面单元的整体出射波为出射波1、出射波2、出射波3和出射波4的叠加。根据欧拉公式的变形公式可知，在x方向上，出射波1和出射波2叠加的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，出射波3和出射波4叠加的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，故其出射波沿x方向的等效相位为P+a；在y方向上，出射波1和出射波3叠加的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，出射波2和出射波4叠加的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，故其出射波沿y方向的等效相位为P+a；从整体上看，出射波1、出射波2、出射波3和出射波4叠加的出射波为2exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，其出射波的整体等效相位依旧为P+a。其中，P为单元的参考相位，由单元的相位元素获得，为固定参数，不做调控；a表征了两个子单元的响应幅度，通过引入损耗元器件或者阻抗网络进行调控。如此，该超表面单元在两个正交方向上可以对等效相位进行幅度调控。超表面单元输入波的极化可为任意极化形式，但两个子单元出射波的极化形式一致，以确保叠加时不引入极化分量的影响。若超表面单元需要对两个极化进行相位控制时，应对两个正交极化的相位和幅度分别设计。此外，需要说明的是，在二维扫描超表面单元的设计时，子单元的个数不限于四个，也可以为其它数量；也不限于2×2的矩形排列，具体的排列方式可根据实际需要确定，并本根据复数叠加原理进行相位等效和设计。此类设计完全基于本发明提出的方法，故应属于本发明的保护范围。
图4为由四个子单元构成的透射型幅度调控超表面单元示意图，该超表面单元由四个子单元沿x×y方向2×2排列，分别定义为子单元1、子单元2、子单元3和子单元4。由于四个子单元沿两个正交方向排列，故其适用于二维波束控制。入射电磁波沿+z方向照射到超表面单元上，并经过超表面各子单元透射。电磁波透射超表面各子单元过程中，与子单元相互作用，对出射电磁波进行幅度控制，分别形成出射波1、出射波2、出射波3和出射波4。它们的响应相位和响应幅度分别是：出射波1为P和cos(a)，出射波2为P+π/2和sin(a)，出射波3为P+π/2和sin(a)，出射波4为P和cos(a)。超表面单元的整体出射波为出射波1、出射波2、出射波3和出射波4的叠加。根据欧拉公式的变形公式可知，在x方向上，出射波1和出射波2叠加的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，出射波3和出射波4叠加的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，故其出射波沿x方向的等效相位为P+a；在y方向上，出射波1和出射波3叠加的出射波为exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，出射波2和出射波4叠加的出射波为exp(iP)×
(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，故其出射波沿y方向的等效相位为P+a；从整体上看，出射波1、出射波2、出射波3和出射波4叠加的出射波为2exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，其出射波的整体等效相位依旧为P+a。其中，P为单元的参考相位，由单元的相位元素获得，为固定参数，不做调控；a表征了两个子单元的响应幅度，通过引入损耗元器件或者阻抗网络进行调控。如此，该超表面单元在两个正交方向上可以对等效相位进行幅度调控。超表面单元输入波的极化可为任意极化形式，但两个子单元出射波的极化形式一致，以确保叠加时不引入极化分量的影响。若超表面单元需要对两个极化进行相位控制时，应对两个正交极化的相位和幅度分别设计。此外，需要说明的是，在二维扫描超表面单元的设计时，子单元的个数不限于四个，也可以为其它数量；也不限于2×2的矩形排列，具体的排列方式可根据实际需要确定，并本根据复数叠加原理进行相位等效和设计。此类设计完全基于本发明提出的方法，故应属于本发明的保护范围。
在本实施例中，入射波为垂直入射到超表面单元，在其它应用中，入射波也可为斜入射。其具体方法为，根据电磁波折反射定理，各子单元对辐射波的响应方向一致，此时在出射波方向上电磁波进行叠加，且其等效相位依旧满足幅控超表面的设计公式。此类方法是较为常规的设计思路，基于本发明提出的方法很容易得出此设计，故亦应属于本发明的保护范围。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种幅度调控超表面单元，其特征在于：超表面单元由两个子单元组成，分别定义为第一子单元(1)和第二子单元(2)，该超表面单元的出射波为第一子单元(1)的第一出射波和第二子单元(2)的第二出射波的叠加；两个子单元的响应极化相同；两个子单元的响应相位存在固定的π/2相位差，即第一子单元(1)的响应相位为P，第二子单元(2)的响应相位为P+π/2，其中P为单元的参考相位；第一子单元(1)的响应幅度为cos(a)，第二子单元(2)的响应幅度为sin(a)，a表征了两个子单元的响应幅度，通过引入损耗元器件或者阻抗网络进行调控，超表面单元通过调控两个子单元的幅度参数a获得对单元响应相位的控制，根据公式exp(i(P+a))＝exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，其整体响应相位为a+P。
2.根据权利要求1所述的幅度调控超表面单元，其特征在于：幅度调控超表面单元的工作形式为经典空馈型，即超表面单元对自由空间入射的电磁波进行响应；或者为辐射式超表面型，即超表面单元对馈电网络馈入的电磁波进行响应。
3.根据权利要求1所述的幅度调控超表面单元，其特征在于：幅度调控超表面单元的入射波极化为任意极化，包括线极化、圆极化、椭圆极化。
4.根据权利要求1所述的幅度调控超表面单元，其特征在于：将多个所述超表面单元组合并沿二维方向排列后用于二维波束控制，二维排列方向为两个正交方向，各单元的具体组合方式以及各单元中子单元的排列方向和方式根据波束调控需求确定。
5.一种幅控相位等效方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)根据整体超表面波束调控需求，计算各超表面单元的所需响应相位，计算中单元的位置采用单元中心的位置；
(2)对于所需响应相位为Q的超表面单元，其包括两个子单元，分别为第一子单元(1)和第二子单元(2)，第一子单元(1)的响应相位和响应幅度为P和cos(a)，第二子单元(2)的响应相位和响应幅度为P+π/2和sin(a)，其中，P为单元的参考相位，
a表征了两个子单元的响应幅度，通过引入损耗元器件或者阻抗网络进行调控，整个单元的响应电磁波为两个子单元响应电磁波的叠加，根据公式exp(i(P+a))＝exp(iP)×(cos(a)+sin(a)exp(iπ/2))，单元整体响应相位为P+a，使P+a＝Q，则获得所需响应相位，其中P为固定相位差，不做调控，cos(a)和sin(a)分别表示第一子单元(1)和第二子单元(2)的幅度，通过调控幅度参数a即可调控单元整体响应相位；
(3)当所需相位由Q变为Q’时，调控幅度参数由a至a’，使P+a’＝Q’，从而实现通过调控子单元的幅度控制单元整体响应相位的功能。
6.根据权利要求5所述的幅控相位等效方法，其特征在于：当多个所述超表面单元进行组合并沿二维方向排列时可用于二维波束调控，此时，若超表面单元组合包含N个子单元，定义为第一子单元(1)、第二子单元(2)、第三子单元(3)……第N子单元(N)，对于所需响应相位为Q的超表面单元，其子单元的幅度和相位满足公式exp(iQ)＝A1exp(iP1)+A2 exp(iP2)+A3 exp(iP3)+……AN exp(iPN)，其中A1、P1为第一子单元(1)的幅度和相位，A2、P2为第二子单元(2)的幅度和相位，A3、P3为第三子单元(3)的幅度和相位，……AN、PN为第N子单元(N)的幅度和相位，P1、P2、P3……PN为固定元素，A1、A2、A3……AN为可调幅度元素，通过调控各子单元的幅度调控单元的整体响应相位。
CN202210446240.9A 2022-04-26 2022-04-26 幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法 Active CN114824811B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210446240.9A CN114824811B (zh) 2022-04-26 2022-04-26 幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210446240.9A CN114824811B (zh) 2022-04-26 2022-04-26 幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114824811A CN114824811A (zh) 2022-07-29
CN114824811B true CN114824811B (zh) 2024-06-14

Family

ID=82508020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210446240.9A Active CN114824811B (zh) 2022-04-26 2022-04-26 幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114824811B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024061463A1 (en) * 2022-09-22 2024-03-28 Huawei Technologies Co., Ltd. A metasurface for electromagnetic waves, antenna system and method for designing a metasurface

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114899607A (zh) * 2022-04-26 2022-08-12 重庆大学 利用幅控天线阵列实现辐射波束赋形的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108291983B (zh) * 2015-09-23 2020-10-23 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 准直超透镜和融合准直超透镜的技术
US11522128B2 (en) * 2018-03-02 2022-12-06 The Johns Hopkins University Metasurface phase change communicator
CN111900547B (zh) * 2020-08-21 2021-04-27 西安电子科技大学 基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114899607A (zh) * 2022-04-26 2022-08-12 重庆大学 利用幅控天线阵列实现辐射波束赋形的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Zhiwei Sun et al..Magnitude-Controlled Phase Based on Euler's Formula.《ADVANCED OPTICAL MATERIALS》.2023,第12卷(第1期),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114824811A (zh) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Dual-mode transmissive metasurface and its applications in multibeam transmitarray
Zheng et al. Realization of beam steering based on plane spiral orbital angular momentum wave
Wong et al. Polarization considerations for scalar Huygens metasurfaces and characterization for 2-D refraction
Yu et al. Reconfigurable bidirectional beam-steering aperture with transmitarray, reflectarray, and transmit-reflect-array modes switching
CN114824811B (zh) 幅度调控超表面单元及幅控相位等效方法
Wang et al. Multifocus multinull near-field transmitting focused metasurface
CN108429015A (zh) 一种极化状态与波束指向同时调控的超表面凹面反射镜
Ortega et al. Optical beamformer for 2-D phased array antenna with subarray partitioning capability
CN114899607B (zh) 利用幅度调控实现天线阵波束赋形的方法及天线阵
CN111740226A (zh) 一种双极化轨道角动量态复用超表面的设计方法
Tang et al. Generation of Multiple Nondiffracting Beams Based on Transmission Metasurface in Microwave-Frequency Region
Hua et al. Bidirectional radiation high-gain antenna based on phase gradient metasurface
CN110346998B (zh) 一种共形液晶光学相控阵系统
US11245471B2 (en) Photonics adaptive beam forming with a polar lattice comprising optical phased array receiving elements to receive the steered optical beam from optical phased array transmitting elements positioned in a circular path
Guo et al. Multiple tri-beam low scanning loss metasurface antenna for wide-angle coverage by superposing focusing and periodic phases
CN108550992A (zh) 一种极化状态与波束指向同时调控的超表面凸面反射镜
Yang et al. High-purity polarized multi-beams from polarization-twisting meta-surface Cassegrain systems
Kossifos et al. ASIC Enabled Programmable Metasurfaces-Part 2: Performance and Synthesis
CN114976662B (zh) 极化旋转的超表面控相单元及线极化波旋转相位实现方法
JP2023512112A (ja) マルチビームアンテナ
Jiao et al. Phase-only Induced Independent Full Range Amplitude and Phase Manipulations Using Dual-channel Transmitarray
Wang et al. A scanning angle adjustment method for array-fed lens antenna systems
Chang et al. Method of Designing a Planar Scan Angle Enhancing Metalens Featuring Lossless Wide Scanning at mmWave
Li et al. Polarization-mismatching transmissive metasurface for independent amplitude and phase control of circular polarization
Lin et al. Microwave photonics beamforming for 5G

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant