在大型时空数字超表面中完全操控功率强度分布：从任意多波束生成到谐波波束导向方案
应用物理
2020-10-28 v1
摘要
超出空间编码超表面的范畴，时空数字超表面可大幅拓展数字超材料的应用范围，其中在空间和频域同时操控电磁波成为可能。本文通过采用带不等系数的项叠加运算、惠更斯原理以及合适的时间变化偏置机制，给出了一类大型数字超表面中用于预测散射波束绝对方向性的若干有用闭式公式。此外，在谐波波束导向方案中，通过应用若干适当假设，我们推导了两个独立表达式，用于计算谐波频率处的精确总辐射功率以及位于端射方向的散射波束的总辐射功率。尽管我们采用了简化假设，但我们已证明所提供的公式仍可作为开发具有预定功率强度分布的大型数字超表面的良好且快速的估计。文中讨论了量化电平与超表面尺寸对功率操控性能的影响，以及谐波波束导向中最大扫描角的限制。通过 MATLAB 软件进行了若干数值演示示例，并观察到仿真与理论预测之间良好的一致性。考虑到文中引入的限制，该方法只需采用仅相位超粒子作为物理编码单元即可在任意期望频率实现。作者相信所提出的直接方法为多种应用如多目标雷达系统与太赫兹通信揭示了新机遇。
引用
@article{arxiv.2007.14051,
title = {Fully manipulate the power intensity pattern in a large space-time digital metasurface: from arbitrary multibeam generation to harmonic beam steering scheme},
author = {Javad Shabanpour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.14051},
year = {2020}
}