基于超表面的方向图可重构全息阻抗调制天线机理与应用研究

In this research, the electronic control metasurface will be proposed to realize the reconfigurable holographic modulated impedance antenna. Theoretical and experimental research will be done to control the electromagnetic response of the unit cells of the metasurface. First, we will propose the design method for the controllable metasurface. The electronic control elements and phase change materials will be used in the unit cell structure to realize the desired impedance. Then, controllable metasurface will be fabricated to achieve the required impedance distribution. 1D and 2D reconfigurable holographic modulated impedance antennas will be fabricated. Third, the effect of range of the modulation, the depth of the modulation and the continuity of the impedance modulation on the antenna will be discussed. Based on it, the propsed holographic modulated impedance antenna will be applicated in the directional of arrival estimate. Our research will make great improvements in the flexibility of the holographic modulated impedance antenna, and will be a promising application in the next generation communication system and the battlefield electromagnetic environment.

针对现有全息阻抗调制天线工作性能固定的限制，依据本项目组前期已获得的研究成果凝练出若干科学问题，本项目拟从超表面的电磁响应人工调控出发，展开理论及实验研究，最终构造基于超表面的方向图可重构全息阻抗调制天线。项目计划首先对超表面的调控机理进行研究，探索电控器件及新型相变材料在超表面电磁响应人工调控方面的应用，实现对超表面单元结构表面阻抗的实时调控。其次改变单元结构外部激励条件，对其工作特性进行调控，来拟合目标辐射方向图所需的表面阻抗分布，构造一维和二维方向图可重构全息阻抗调制天线。第三，分析表面阻抗调控范围、调制深度以及连续性等因素，对天线方向图扫描性能的影响，提出并优化基于此天线的DOA估计算法，将此天线应用于解决实际问题。本研究从物理机制、实验验证和基础应用三大方面全方位展开工作，将极大程度上提高全息阻抗调制天线的灵活性，为其在未来通信系统、战场复杂电磁环境中的应用奠定基础。

本项目拟从超表面的电磁响应人工调控出发，展开理论及实验研究，最终构造基于超表面的方向图可重构全息阻抗调制天线。项目计划首先对超表面的调控机理进行研究，探索电控器件及新型相变材料在超表面电磁响应人工调控方面的应用，实现对超表面单元结构表面阻抗的实时调控。其次改变单元结构外部激励条件，对其工作特性进行调控，来拟合目标辐射方向图所需的表面阻抗分布，构造一维和二维方向图可重构全息阻抗调制天线。第三，将超表面应用于电磁波调控，实现对近场远场的高校调控。本研究从物理机制、实验验证和基础应用三大方面全方位展开工作，极大程度上提高全息阻抗调制天线的灵活性，为其在未来通信系统、战场复杂电磁环境中的应用奠定基础。