案例摘要

可重構智能超表面因其具有強大的實時電磁波處理和數字信號處理能力引起了眾多研究者的關注。其具有高定向、高增益的動態波束掃描能力在無線通信、雷達探測有著重要的應用前景，獨立動態多波束調控的設計方案為多通道信息傳輸提供了新的設計思路。陣列天線共形可以很容易地集成在飛機、導彈、衛星等載體平臺的表面，而不會破壞載體的形狀、結構和空氣動力學。報告主要研究共形可重構超表面的遠場波束掃描及多波束產生。

應用背景

電磁超表面是電磁超材料的二維形式，它可以對電磁波的幅度、相位和極化等關鍵參數進行有效調控，有輕薄、占用空間小、集成度高等優點。當在超表面上加載PIN管、變容二極管等可調器件實現了，再采用FPGA等微處理器調控，即實現電可重構、可編程。在遠場，可重構超表面的波束掃描用于雷達探測領域，其多波束生成也用于雷達多目標和多通道通信等領域，可重構超表面由于其強大的實時電磁波處理和數字信號處理能力一直是研究的熱點。

由于飛機、衛星等現代作戰平臺大多都非平面，面向其的天線需求，設計能夠與載體平臺的共形超表面天線。

單元設計

通過全波仿真軟件HFSS建模并進行仿真，我們采用Floquet端口激勵和主從邊界條件來模擬透射無限周期結構，設置RLC邊界來等效PIN管的導通和關斷狀態，入射沿x極化，兩個狀態下的單元透射幅值和相位響應如下圖5所示，在15 GHz頻率附近，兩個狀態下的插入損耗被顯著抑制到1.5dB左右，透射相位差在180°左右。3 dB帶寬為750MHz，相對帶寬為5%。

陣列天線仿真

1、波束掃描展示

2、多波束展示

小結

審核編輯：湯梓紅