電磁波傳播特性的調(diào)控在現(xiàn)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(shù)中起到重要作用，已廣泛應用于各個領(lǐng)域。近年來，超構(gòu)表面的提出及應用突破了現(xiàn)有傳統(tǒng)媒質(zhì)電磁參數(shù)的局限性，進一步加速推進了電磁波調(diào)控技術(shù)的發(fā)展。多功能及可重構(gòu)超構(gòu)表面利用電磁波復用技術(shù)，如極化復用、空間復用、時分復用等，實現(xiàn)了對電磁調(diào)控功能的集成化設(shè)計，有效地提升了電磁器件的調(diào)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(gòu)超構(gòu)表面?zhèn)涫荜P(guān)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(gòu)超構(gòu)表面的設(shè)計原理出發(fā)，具體闡述了功能復用技術(shù)實現(xiàn)的多種技術(shù)途徑以及可重構(gòu)超構(gòu)表面設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合近期公開發(fā)表的學術(shù)研究論文，系統(tǒng)性地歸納總結(jié)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(gòu)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(wù)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(diào)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(shè)計方法與應用 13
1.6 可重構(gòu)超表面概述 15
1.7 本章小結(jié) 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(shè)計方法 32
2.2.2 雙線極化電磁波相位的獨立調(diào)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(shè)計方法 49
2.3.2 幾何相位編碼超表面在波束調(diào)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(diào)控中的應用 57
2.3.4 圓極化復用超表面的一般設(shè)計方法 60
2.3.5 反射型超表面及其渦旋波束調(diào)控 64
2.3.6 透射型超表面及其波束調(diào)控 71
2.4 極化調(diào)控實現(xiàn)幅度/相位獨立控制 75
2.4.1 轉(zhuǎn)極化實現(xiàn)線極化波幅度/相位獨立調(diào)控 75
2.4.2 雙幾何相位實現(xiàn)圓極化波幅度/相位獨立調(diào)控 79
2.4.3 幾何相位結(jié)合傳播相位實現(xiàn)圓極化波幅度/相位獨立調(diào)控 82
2.5 本章小結(jié) 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(xiàn)線極化非對稱傳輸 94
3.2.3 有源手征超材料實現(xiàn)非對稱傳輸?shù)膭討B(tài)調(diào)控 97
3.3 多層級聯(lián)超表面對電磁波陣面的單向調(diào)控 99
3.3.1 理論分析 100
3.3.2 手征超表面單元設(shè)計 103
3.3.3 單向電磁波陣面調(diào)控 104
3.4 雙向非對稱電磁波陣面調(diào)控 107
3.4.1 理論分析及設(shè)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(diào)控 112
3.5.1 理論分析及設(shè)計方法 112
3.5.2 全空間雙向非對稱波束調(diào)控 117
3.5.3 全空間雙向非對稱全息成像 121
3.6 本章小結(jié) 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(diào)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(shè)計方法與實驗驗證.134
4.4 頻率選擇型超表面及其散射調(diào)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(jié) 151
參考文獻 151
第5章 電磁波幅度調(diào)控及有源吸波結(jié)構(gòu) 154
5.1 引言 154
5.2 狀態(tài)動態(tài)切換的超材料吸波器結(jié)構(gòu) 154
5.3 狀態(tài)連續(xù)動態(tài)可調(diào)的超材料吸波結(jié)構(gòu) 159
5.3.1 吸波深度連續(xù)可調(diào)的超材料吸波結(jié)構(gòu) 159
5.3.2 吸波頻率連續(xù)可調(diào)的超材料吸波結(jié)構(gòu) 159
5.4 本章小結(jié) 164
參考文獻 164
第6章 可重構(gòu)相位調(diào)制超表面及電磁波動態(tài)調(diào)控 166
6.1 引言 166
6.2 可重構(gòu)相位調(diào)制超表面單元設(shè)計 166
6.2.1 反射型可重構(gòu)相位調(diào)制超表面單元 167
6.2.2 透射型可重構(gòu)相位調(diào)制超表面單元 168
6.3 可重構(gòu)電磁超表面實現(xiàn)電磁波波前調(diào)控 170
6.3.1 可重構(gòu)電磁超表面實現(xiàn)動態(tài)電磁波束調(diào)控 170
6.3.2 可重構(gòu)電磁超表面實現(xiàn)近場聚焦 176
6.3.3 可重構(gòu)電磁超表面實現(xiàn)電磁波時空調(diào)制 180
6.3.4 可重構(gòu)共形低散射超表面 184
6.4 本章小結(jié) 190
參考文獻 190
第7章 機械可重構(gòu)超表面 192
7.1 引言.192
7.2 電控機械旋轉(zhuǎn)可重構(gòu)超表面 193
7.2.1 超表面單元設(shè)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(gòu)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(gòu)相位梯度超表面 201
7.3.1 可重構(gòu)相位梯度超表面單元設(shè)計 202
7.3.2 仿真分析與實驗驗證 204
7.4 本章小結(jié) 206
參考文獻 206
第8章 可重構(gòu)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(diào)制原理分析 209
8.3 幅度調(diào)制超表面無線通信 211
8.4 相位調(diào)制超表面無線通信 214
8.5 多通道可重構(gòu)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(diào)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(gòu)智能表面單元設(shè)計與波束調(diào)控 229
8.6.2 可重構(gòu)智能表面實現(xiàn)室內(nèi)無線信號增強 231
8.6.3 可重構(gòu)智能表面輔助無線通信 234
8.7 本章小結(jié) 236
參考文獻 236
第9章 總結(jié)與展望 239
索引 242
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