论文笔记（二）：幅相低耦合设计

文献基本信息

• 题目：Design methodology for amplitude and phase low-coupling response in reconfigurable metasurfaces with enhanced energy focusing
  • 增强能量聚焦的可重构超表面的幅度相位低耦合的设计方法
• 海军工程大学 电磁能国重
• 发表于《PHYSICAL REVIEW APPLIED》

论文重点

通过合理设置PIN管的位置与超表面结构，将幅度与相位的调控互相独立开。

单元结构

如图所示，将矩形贴片天线挖空两个槽并用两个PIN二极管连接。

工作原理

反射系数公式
$$
\Gamma=\frac{Z_{\rm in}-Z_0}{Z_{\rm in}+Z_0}
$$

反射系数的实部对应幅度，虚部对应相位。

• PINⅠ放置于强感应电流区，等效电阻大时电流流过产生明显的欧姆损耗，从而改变反射幅度。
• PINⅡ放置于弱感应电流区，开关切换时欧姆损耗较小，但会改变谐振频率/电抗，产生1-bit相位控制。

能量聚焦

使用上述单元制造了16x16的阵列，进行了能量聚焦的实验。

激励源发出入射波，经超表面反射后，由平面扫描装置接收反射波，画出接收平面上的强度分布图。

能量聚焦原理：使用幅相 Gerchberg–Saxton 算法（APGS）算出为了聚焦在某点处所需要的各单元幅度与相位，通过分别调控每个单元的幅度与相位，使得反射波能量在焦点处同相叠加。