两维高性能AR光束扫描使用随机旋转的单PIN二极管元件用于循环偏振的可编程超表面
Optics express
|June 11, 2024
概括
这项研究引入了随机旋转元件 (RRE) 来改进循环极化可编程元表面 (CPPMS) 的控制. 这种新的RRE技术提高了性能,减少了交叉极化,并改善了卫星通信的轴向比 (AR) 束宽.
科学领域:
- 电磁学和元材料的使用
- 天线理论和设计.
背景情况:
- 超表面提供了对电磁波的先进控制.
- 控制交叉偏振和轴向比 (AR) 对循环偏振应用至关重要.
- 现有的方法在实现精确控制和广角扫描方面可能存在局限性.
研究的目的:
- 引入一种使用随机旋转元件 (RRE) 在循环偏振可编程元表 (CPPMS) 中进行交叉偏振和AR控制的新技术.
- 评估和比较RRE布局与统一元素 (UE) 布局的性能.
- 为了展示一款具有广角光束扫描能力的高性能1位CPPMS原型.
主要方法:
- 模拟50个CPPMS组的远场辐射参数,具有不同的RRE布局.
- 设计和制造了一种使用最佳RRE布局的Ku频段 (20x20元件) 的1位CPPMS.
- 在无声室中测量原型的性能.
主要成果:
- 与UE相比,RRE的布局始终改善了CPPMS的性能,减少了交叉极化,并提高了AR光束宽度.
- 制造的1位CPPMS原型实现了高增益 (22.34dBi) 和低交叉偏振 (-20.5dB).
- 证明了广角光束扫描 (±60°),狭窄的3dBAR光束宽度 (8.93°),以及适合Ku频段操作的带宽.
结论:
- 该RRE技术为CPPMS提供了有效的交叉偏振和AR控制.
- 拟议的1位CPPMS显示了高性能的2D AR光束扫描.
- 这项技术对先进的卫星通信系统具有重大前景.
