近日，我院白旭東副教授與我校張富利教授、上海交通大學賀沖副教授、朱衛仁副教授聯合設計完成了一種基于時間調制透射式數字超表面的動态高精度電磁調控方法，研究成果以“Time-Modulated Transmissive Programmable Metasurface for Low Side-Lobe Beam Scanning” 為題發表在國産頂刊《Research》。

圖1 時間調制透射式數字超表面

數字超表面是近年來人工電磁超材料的最新研究方向，一般由亞波長尺度的結構單元以周期或準周期排列所構成，通過加載PIN二極管或MEMS開關等有源器件實現單元的相位重構，并結合FPGA數字技術來動态調控數字超表面的整體編碼分布，實現對電磁波的精細調控。然而，受限于數字超表面的原理及系統複雜度，現有的數字超表面單元很難實現較高的相位分辨率，其相移精度通常為一比特或兩比特，在星載保密、抗幹擾通信等需要超低副瓣波束的場合，現有數字超表面的相位控制精度難以滿足實際需求。

聚焦上述關鍵問題，研究團隊開展了基于時間調制透射式數字超表面的動态高精度電磁調控方法研究，将時間調制陣列原理與一比特透射式數字超表面相結合，利用FPGA對數字超表面單元進行周期性時序調制來激勵産生諧波分量，通過時間維度編碼間接完成對諧波分量的高精度相位控制，獲得了等效六比特的高相位精度，實現了基于透射式數字超表面的低副瓣動态波束掃描和高精度波束指向控制，研究成果在星載保密及抗幹擾通信等場合具有較好的應用前景。

圖2  時間調制透射式數字超表面系統實物及測試場景

論文鍊接：https://doi.org/10.34133/2022/9825903

《Research》是中國科協與美國科學促進會于2018年共同創辦的高影響力世界一流水平科技期刊，是美國《Science》自1880年創刊以來第一本合作期刊，今年獲得首個影響因子為11.036。

圖文：白旭東

審核：周世鋼、甘雪濤