S 频段的多功能宽带数字超材面用于安全电磁操控
信号处理
2025-10-29 v1
摘要
数字超材面因其操控电磁 (EM) 波以实现安全探测和通信的能力而在近年来受到广泛关注。然而，大多数报道的超材面工作在相对较高频率下，主要是由于介质基片物理尺寸的限制，限制了其在全波系统中的应用。本文提出一种宽带数字反射型超材面，能够动态控制 EM 波，具备用于低频 S 频段的多功能应用。该超材面由可电子可重构的宽带 meta 原子组成，采用梯形和 M 形 patch 通过压电二极管连接设计。仿真结果表明，所提出的数字超材面可实现宽带 1 位相位量化，稳定相位差在 180 度 ±25 度内，反射损耗低于 0.6 dB，覆盖 2.72至 3.25 GHz。为验证所提出的设计，设计、仿真和制造了一个 20×20 单元超材面阵列。通过动态调整编码序列，超材面可实现多模轨道角动量 (OAM) 波束生成、动态波束扫描和精确方位寻找。这些能力支持通过高分辨率目标检测和抗干扰波束定向等实现安全探测和安全通信，以及物理层安全。所提出的宽带超材面可能成为提高雷达和无线系统频谱效率和安全性能的有效方案。
引用
@article{arxiv.2510.24597,
title = {Multifunctional Wideband Digital Metasurface for Secure Electromagnetic Manipulation in S-Band},
author = {Longpan Wang and Zhuoran Zhang and Zhenyuan Li and Xuetao Gan and Xudong Bai and Wen Chen and Qingqing Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.24597},
year = {2025}
}