太赫兹双频正交极化复用可编程超表面
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:

陈国棚(1999-),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.email:1822936673@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.
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.
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.
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
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.
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.
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.

通讯作者:

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

基金项目:

国家重点研发计划资助项目(2021YFA1401004);国家自然科学基金资助项目(62131007;62305051;62331015;U20A20212;61931006);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:



Terahertz dual-band orthogonal polarization multiplexing programmable metasurfaces
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:

    针对可重构智能表面(RIS)对极化和频率复用波束调控的需求,本文提出一种基于复合单元结构的太赫兹双频正交极化复用可编程超表面。通过设计基于高电子迁移率晶体管(HEMT)的工字型偶极子极化分集切换结构,实现了双频段独立调控功能。CST仿真结果表明,在Y极化方向低频段(0.190~0.226 THz)和X极化方向高频段(0.358~0.373 THz)分别实现了36 GHz和15 GHz的180°±20°相移带宽,频带内的平均幅值分别为Y极化低频段0.44,X极化高频段0.53。通过分数化编码、分块编码以及卷积编码验证了阵列在Matlab仿真中的双极化双波束连续扫描(±13.1°~±81°)、多波束重构(最多4波束)及单波束调控能力。相较于传统单频段单极化反射面,本文设计的双频双极化编码RIS在频谱利用率、波束调控灵活性等方面具有显著优势,为实现大容量、大视场和多功能的6G太赫兹通信系统提供了新的技术路径。

    Abstract:

    To address the demand for polarization- and frequency-multiplexed beam control in Reconfigurable Intelligent Surfaces(RIS), a terahertz dual-band, orthogonally polarized, programmable metasurface based on composite unit cells is proposed. By employing an HEMT-based I-shaped dipole with polarization diversity switching, independent control of the two frequency bands is achieved. CST simulations show 180°±20° phase-shifting bandwidths of 36 GHz in the low-frequency band(0.190~0.226 THz) for Y-polarization and 15 GHz in the high-frequency band(0.358~0.373 THz) for X-polarization. Within these bands, the average magnitudes are 0.44 (Y-pol, low band) and 0.53 (X-pol, high band), respectively. Using fractional, block, and convolutional coding, Matlab-based array simulations verify continuous dual-polarized dual-beam scanning(±13.1° to ±81°), multi-beam reconstruction (up to four beams), and single-beam steering. Compared with conventional single-band single-polarization reflectarrays, the proposed dual-band dual-polarization coded RIS offers significant advantages in spectral efficiency and beam-control flexibility, providing a new technological path toward high-capacity, wide-field-of-view, and multifunctional 6G terahertz communication systems.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈国棚,兰峰,吴崇鑫,杨沐楠,李玥廷,聂小磊,杨家垚,胥麟,杨梓强,张雅鑫.太赫兹双频正交极化复用可编程超表面[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(9):942~949

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  • 收稿日期:2025-05-15
  • 最后修改日期:2025-08-06
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  • 在线发布日期: 2025-10-10
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