学院要闻 | 我院时间调制数字超表面研究成果在《Research》发表

SCIENCE

      近日，我院白旭东副教授与我校张富利教授、上海交通大学贺冲副教授、朱卫仁副教授联合设计完成了一种基于时间调制透射式数字超表面的动态高精度电磁调控方法，研究成果以“Time-Modulated Transmissive Programmable Metasurface for Low Side-Lobe Beam Scanning” 为题发表在国产顶刊《Research》。

图1 时间调制透射式数字超表面

      数字超表面是近年来人工电磁超材料的最新研究方向，一般由亚波长尺度的结构单元以周期或准周期排列所构成，通过加载PIN二极管或MEMS开关等有源器件实现单元的相位重构，并结合FPGA数字技术来动态调控数字超表面的整体编码分布，实现对电磁波的精细调控。然而，受限于数字超表面的原理及系统复杂度，现有的数字超表面单元很难实现较高的相位分辨率，其相移精度通常为一比特或两比特，在星载保密、抗干扰通信等需要超低副瓣波束的场合，现有数字超表面的相位控制精度难以满足实际需求。

      聚焦上述关键问题，研究团队开展了基于时间调制透射式数字超表面的动态高精度电磁调控方法研究，将时间调制阵列原理与一比特透射式数字超表面相结合，利用FPGA对数字超表面单元进行周期性时序调制来激励产生谐波分量，通过时间维度编码间接完成对谐波分量的高精度相位控制，获得了等效六比特的高相位精度，实现了基于透射式数字超表面的低副瓣动态波束扫描和高精度波束指向控制，研究成果在星载保密及抗干扰通信等场合具有较好的应用前景。

图2 时间调制透射式数字超表面系统实物及测试场景

   《Research》是中国科协与美国科学促进会于2018年共同创办的高影响力世界一流水平科技期刊，是美国《Science》自1880年创刊以来第一本合作期刊，今年获得首个影响因子为11.036。

论文链接: https://doi.org/10.34133/2022/9825903

图文 | 白旭东

审核 | 周世钢、甘雪涛

编辑 | 邓昌豪