基于反射型超表面的超宽带涡旋波生成

作     者：王水宁 史超 周远国 WANG Shuining;SHI Chao;ZHOU Yuanguo

作者机构：西安科技大学通信与信息工程学院陕西西安710600 中国石油集团测井有限公司测井技术研究院陕西西安710077 

出 版 物：《海军航空大学学报》 (Journal of Naval Aviation University)

年 卷 期：2024年第39卷第2期

页      面：205-214页

学科分类：11[军事学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 110503[军事学-军事通信学] 

基　　金：国家自然科学基金(61801009) 陕西省自然科学基础研究计划(2020JM-515) 

主　　题：轨道角动量 超表面 Pancharatnam-Berry相位 涡旋波 

摘      要：由于轨道角动量的模态正交性,涡旋波的应用已成为提升信道容量的关键。然而,现有的涡旋波产生装置存在带宽窄、效率低、结构复杂等缺点,不利于无线通信系统信号的高效传输。文章利用Pancharatnam-Berry相位原理,提出了1种用于产生涡旋波的反射型超表面,能覆盖8.6~19.3 GHz(相对带宽76.7%)的频率范围,且在整个工作频带内入射平面波转换为反射涡旋波的效率达80%以上。为验证所提超表面结构的性能,模拟了由不同旋转角的单元结构组成的超表面反射阵列,在右旋圆极化波的激励下,产生了期望模式数l=2的轨道角动量涡旋波,其数值模拟结果与理论相符。提出的超表面具有工作频带宽、模式纯度较高、低剖面、易于制作等优点,为超宽带涡旋波的产生提供了新的参考。