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2021-03-30
报刊:《东南大学报》

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  • 摘要:(上接三版)技术需要多天线和相应射频部件构成多通道阵列体制收发机,导致了系统的高成本和高复杂度。为了进一步提升时空编码数字超表面对电磁信息的强大调控能力,研究人员在该工作中利用时空编码数字超表面来精准

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   期次:第1449期   

(上接三版)技术需要多天线和相应射频部件构成多通道阵列体制收发机,导致了系统的高成本和高复杂度。

为了进一步提升时空编码数字超表面对电磁信息的强大调控能力,研究人员在该工作中利用时空编码数字超表面来精准地调控电磁波传播方向和谐波频谱分布,集能量辐射和信息调制功能于一体,同时在时间域和空间域编码并处理数字信息。通过优化时空编码矩阵,将信息直接加载到电磁波的空间谱和频率谱特征上,形成了空分复用和频分复用的新体制无线通信方法。根据目标用户数量和空间位置,采用预先设计的直接信息编码方案可以同时、独立地与多个用户进行实时信息传输,无需数模转换和混频过程;同时还具备了方向调制的安全通信特性,在非目标位置的用户无法正确解调信息。

作为原理验证,研究人员利用一款2比特数字可编程超表面搭建了一套无线通信系统原理样机,可以同时、独立地朝空间任意位置的两个用户传输不同的信息。不同用户具备独立的频率通道,实验中用户之间信号串扰很小,传输的结果证实了时空信息编码方案的可行性(如图所示)。总之,这种基于时空编码数字超表面的新体制复用无线通信系统,具有成本低廉和结构简单的优势,省去了传统空分和频分复用技术中所需的天线阵列、混频器、滤波器等射频部件。时空编码数字超表面提供了一种低成本和低复杂度的方案来实施空分和频分复用技术,在未来新体制无线通信和雷达系统中具有广阔的应用前景。美国佐治亚理工学院的 ShuaiNie和 IanF.Akyildiz教授以 NatureElectronics上以“Metasurfacesformultiplexedcommunica鄄tion”为题对该工作进行了专题介绍(Na鄄tureElectronics,doi.org/10.1038/s41928-021-00555-3,2021)。

本工作得到了国家科技部重点研发计划 “变革性技术关键科学问题”重点专项“微波毫米波数字编码和现场可编程超构材料的理论体系与关键技术”、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目的资助。(张 磊)

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