基于电控镜像对称结构的D波段透射式编码超表面
作者:
作者单位:

电子科技大学 电子科学与工程学院,四川 成都 611731

作者简介:

袁 慧(2002-),女,在读硕士研究生,主要研究方向为太赫兹可重构智能超表面.email599904979@qq.com.
兰 峰(1977-),男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为太赫兹传输器件、数字超材料等.
吴崇鑫(2002-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为太赫兹可重构智能超表面.
杨家垚(2001-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为太赫兹可重构超表面、太赫兹通信、太赫兹雷达探测.
聂小磊(2002-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为太赫兹可重构超表面、太赫兹通信等.
李玥廷(1998-),男,在读博士研究生,主要研究方向为太赫兹源、毫米波传输发射器件等.
杨沐楠(2000-),男,在读博士研究生,主要研究方向为太赫兹智能超表面架构及系统应用等.
胥 麟(1978-),男,硕士,工程师,主要研究方向为太赫兹源、毫米波传输发射器件和太赫兹应用系统.
张雅鑫(1981-),男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为新型太赫兹信号源、太赫兹功能器件等.
杨梓强(1965-),男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为太赫兹功能器件等.

通讯作者:

兰 峰 email:lanfeng@uestc.edu.cn
胥 麟 email:xulin@uestc.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(62131007;62305051;62331015;U20A20212;61931006);国家重点研发计划资助项目(2021YFA1401004);中国科协青年人才托举工程资助项目(2022QNRC001);空间微波技术重点实验室基金资助项目(2023-JCJQ-LB-007)

伦理声明:



D-band transmissive coded metasurfaces based on electronically controlled mirror symmetry structures
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

School of Electronic Science and Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu Sichuan 611731,China

Funding:

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    摘要:

    针对太赫兹可重构智能表面(RIS)幅值一致性差、相移带宽窄等问题,提出一种基于二极管调控镜像对称结构的透射式编码超表面,实现高效率、大带宽和大扫描角度的Sub-THz波束调控。通过列控单元左右两侧二极管交替通断控制表面电流反转,实现对入射电磁波的1 bit相位调制;结合CST和Matlab仿真计算,研究了单元幅相响应和阵列辐射特性。结果表明,该单元在工作频点140 GHz处具有良好的交叉极化透射幅值一致性,交叉极化透射系数为-2.6 dB,180°±10°带宽达32%。基于该单元设计的8×1超表面子阵列展现出良好的极化转换能力和阵列一致性;8×8编码阵列与矩形喇叭耦合在最佳焦径比0.64处,超表面口径效率达到70%,波束扫描范围为±60°。本文研究为太赫兹通信和成像系统中高性能波束重构提供了有效解决方案。

    Abstract:

    To address the challenges of poor amplitude consistency and narrow phase-shift bandwidth in terahertz Reconfigurable Intelligent Surfaces(RIS), a transmission-type coding metasurface is proposed based on diode controlled mirror-symmetric structures, enabling high-efficiency, wideband, and wide-angle Sub-THz beam manipulation. By alternately turning on and off the diodes on the left and right sides of each column control unit, the surface current direction is reversed, thereby realizing 1-bit phase modulation of the incident electromagnetic wave. Through combined CST and Matlab simulations, the unit cell's amplitude and phase responses are investigated as well as the array radiation characteristics. Results indicate that, at the operating frequency of 140 GHz, the unit cell exhibits excellent cross-polarization transmission amplitude consistency, with a cross-polarization transmission coefficient of -2.6 dB and a 180°±10° bandwidth reaching 32%. An 8×1 sub-array designed with this unit cell demonstrates strong polarization conversion capability and array uniformity. When an 8×8 coding array is coupled with a rectangular horn at an optimal focal-to-diameter ratio of 0.64, the metasurface achieves an aperture efficiency of 70% and a beam-scanning range of ±60°. This study provides an effective solution for high performance beam reconfiguration in terahertz communication and imaging systems.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

袁慧,兰峰,吴崇鑫,杨家垚,聂小磊,李玥廷,杨沐楠,胥麟,张雅鑫,杨梓强.基于电控镜像对称结构的D波段透射式编码超表面[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(9):928~934

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  • 收稿日期:2025-05-15
  • 最后修改日期:2025-08-22
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  • 在线发布日期: 2025-10-10
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