電磁波傳播特性的調控在現代通信、信息處理系統(tǒng)、傳感及監(jiān)測、電磁成像、雷達及深空探測等技術中起到重要作用，已廣泛應用于各個領域。近年來，超構表面的提出及應用突破了現有傳統(tǒng)媒質電磁參數的局限性，進一步加速推進了電磁波調控技術的發(fā)展。多功能及可重構超構表面利用電磁波復用技術，如極化復用、空間復用、時分復用等，實現了對電磁調控功能的集成化設計，有效地提升了電磁器件的調控能力與信息容量，突破了單一功能電磁器件的諸多方面的應用限制。因此，多功能及可重構超構表面?zhèn)涫荜P注，并有望在信息通信、天線系統(tǒng)等諸多應用中發(fā)揮重要作用。本書從多功能及可重構超構表面的設計原理出發(fā)，具體闡述了功能復用技術實現的多種技術途徑以及可重構超構表面設計中的關鍵技術，并結合近期公開發(fā)表的學術研究論文，系統(tǒng)性地歸納總結了目前的發(fā)展狀況及其應用探索。最后本書將探討這類超構表面的后續(xù)發(fā)展。
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1995年獲國家教委（教育部）科技進步三等獎，中國超材料學會常務理事，EPJ Applied Metamaterials編輯，微波學報編委
目錄
叢書序
前言
第1章 電磁超表面簡介 1
1.1 電磁超材料 1
1.2 超表面的提出及廣義斯涅耳定律 2
1.3 超表面研究進展 3
1.4 超表面應用探索 6
1.4.1 波束調控與波束賦形 6
1.4.2 電磁成像 7
1.4.3 超表面天線 7
1.4.4 電磁隱身 9
1.4.5 無線能量收集和傳輸 9
1.4.6 信號處理與計算 9
1.4.7 無線通信 10
1.5 多功能超表面概述 11
1.5.1 電磁波的基本屬性與傳輸狀態(tài) 12
1.5.2 多功能超表面設計方法與應用 13
1.6 可重構超表面概述 15
1.7 本章小結 17
1.8 本書安排 17
參考文獻 18
第2章 極化復用多功能超表面 31
2.1 引言 31
2.2 線極化復用超表面 31
2.2.1 超表面單元一般設計方法 32
2.2.2 雙線極化電磁波相位的獨立調控 33
2.2.3 極化選擇型透/反超表面 35
2.2.4 線極化多功能超表面及其在低散射天線中的應用.37
2.3 圓極化復用超表面 49
2.3.1 幾何相位超表面單元的一般設計方法 49
2.3.2 幾何相位編碼超表面在波束調控和散射縮減中的應用 54
2.3.3 幾何相位超表面在渦旋波束調控中的應用 57
2.3.4 圓極化復用超表面的一般設計方法 60
2.3.5 反射型超表面及其渦旋波束調控 64
2.3.6 透射型超表面及其波束調控 71
2.4 極化調控實現幅度/相位獨立控制 75
2.4.1 轉極化實現線極化波幅度/相位獨立調控 75
2.4.2 雙幾何相位實現圓極化波幅度/相位獨立調控 79
2.4.3 幾何相位結合傳播相位實現圓極化波幅度/相位獨立調控 82
2.5 本章小結 86
參考文獻 86
第3章 傳播方向復用多功能超表面 90
3.1 引言 90
3.2 手征超材料及電磁波非對稱傳輸 90
3.2.1 理論分析 91
3.2.2 無源手征超材料實現線極化非對稱傳輸 94
3.2.3 有源手征超材料實現非對稱傳輸的動態(tài)調控 97
3.3 多層級聯超表面對電磁波陣面的單向調控 99
3.3.1 理論分析 100
3.3.2 手征超表面單元設計 103
3.3.3 單向電磁波陣面調控 104
3.4 雙向非對稱電磁波陣面調控 107
3.4.1 理論分析及設計方法 107
3.4.2 雙向非對稱聚焦 108
3.4.3 雙向非對稱全息成像 110
3.5 全空間雙向非對稱圓極化電磁波陣面調控 112
3.5.1 理論分析及設計方法 112
3.5.2 全空間雙向非對稱波束調控 117
3.5.3 全空間雙向非對稱全息成像 121
3.6 本章小結 123
參考文獻 124
第4章 頻率復用多功能超表面 126
4.1 引言.126
4.2 雙頻超表面及其波束調控 126
4.3 超表面Salisbury屏 132
4.3.1 Salisbury屏吸波器工作原理 133
4.3.2 超表面Salisbury屏設計方法與實驗驗證.134
4.4 頻率選擇型超表面及其散射調控 141
4.4.1 頻率選擇型低散射/高反射超表面 141
4.4.2 頻率選擇型低散射/高透射超表面 147
4.5 本章小結 151
參考文獻 151
第5章 電磁波幅度調控及有源吸波結構 154
5.1 引言 154
5.2 狀態(tài)動態(tài)切換的超材料吸波器結構 154
5.3 狀態(tài)連續(xù)動態(tài)可調的超材料吸波結構 159
5.3.1 吸波深度連續(xù)可調的超材料吸波結構 159
5.3.2 吸波頻率連續(xù)可調的超材料吸波結構 159
5.4 本章小結 164
參考文獻 164
第6章 可重構相位調制超表面及電磁波動態(tài)調控 166
6.1 引言 166
6.2 可重構相位調制超表面單元設計 166
6.2.1 反射型可重構相位調制超表面單元 167
6.2.2 透射型可重構相位調制超表面單元 168
6.3 可重構電磁超表面實現電磁波波前調控 170
6.3.1 可重構電磁超表面實現動態(tài)電磁波束調控 170
6.3.2 可重構電磁超表面實現近場聚焦 176
6.3.3 可重構電磁超表面實現電磁波時空調制 180
6.3.4 可重構共形低散射超表面 184
6.4 本章小結 190
參考文獻 190
第7章 機械可重構超表面 192
7.1 引言.192
7.2 電控機械旋轉可重構超表面 193
7.2.1 超表面單元設計 193
7.2.2 基于廣義斯涅耳定律的波束回溯超表面 194
7.2.3 可重構超表面回溯器系統(tǒng)方案 196
7.2.4 仿真分析與實驗驗證 197
7.3 剪紙/折紙可重構相位梯度超表面 201
7.3.1 可重構相位梯度超表面單元設計 202
7.3.2 仿真分析與實驗驗證 204
7.4 本章小結 206
參考文獻 206
第8章 可重構超表面在無線通信中的應用 208
8.1 引言 208
8.2 信號直接調制原理分析 209
8.3 幅度調制超表面無線通信 211
8.4 相位調制超表面無線通信 214
8.5 多通道可重構超表面及其在無線通信系統(tǒng)中的應用探索 219
8.5.1 雙信道多級幅度調制無線通信 220
8.5.2 頻率復用保密通信系統(tǒng) 224
8.6 智能表面在無線通信中的應用探索 228
8.6.1 可重構智能表面單元設計與波束調控 229
8.6.2 可重構智能表面實現室內無線信號增強 231
8.6.3 可重構智能表面輔助無線通信 234
8.7 本章小結 236
參考文獻 236
第9章 總結與展望 239
索引 242
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