无杂散线性频率转换时序超表面

超表面是由具有可设计散射响应的亚波长散射体阵列构成的超薄结构。它们为非凡的波工程过程开辟了前所未有的令人振奋的机遇。另一方面，频率转换器因其在电信系统、保健设备、射电天文、军用雷达和生物传感系统中的重要应用而受到广泛关注。在此，我们展示利用工程化透射时序超晶胞的独特性质可实现无杂散且线性的频率转换超表面。此种超表面由时间调制超晶胞构成；这些超晶胞本身由时序与静态贴片谐振器及移相器组成。这代表了首个具有大频率转换比且频率带与传输幅度可控的频率转换超表面。与传统的非线性混频器相比，所提出的时序频率转换器提供线性响应。此外，借助所提出的表面-互连器-相移器-表面（SIPS）架构，可实现无杂散的线性频率转换，其中所有不期望的混合产物均被强烈抑制。所提出的超表面可通过现场可编程门阵列进行数字控制与编程。这使得无杂散线性频率转换超表面成为无线与卫星电信系统以及隐身斗篷与雷达的突出解决方案。本研究为实现更复杂且效率更高的变谱超表面开辟了道路。