雷达学报

作者：周晶仪, 郑史烈, 余显斌, 回晓楠, 章献民

单位：浙江大学信息与电子工程学院 杭州 310027；

关键词：太赫兹, 涡旋波束, 模态可重构, 超表面, 透射型

基金：之江实验室重大项目(2020LC0AD01)

太赫兹技术与轨道角动量(OAM)技术相结合在高速无线通信领域具有巨大潜力。理论上不同模态的OAM之间具备严格正交性，若能将OAM技术应用到太赫兹通信系统中，必能极大提升系统的通信容量。因此，如何产生高质量的THz-OAM波束，并给予它灵活的动态控制成为研究者们的一大研究热点。该文设计了一种双层透射型超表面，使用3D打印作为加工方式，成本低、加工难度小。超表面单元结构采用高度可变的介质单元，随着单元高度不断发生改变，透射相位覆盖0°～360°，且透射率保持在88%以上。采用WR-10标准波导喇叭天线进行馈电，在100 GHz工作频率下，通过改变双层超表面之间的相对旋转角度，产生了不同模态的OAM波束。仿真结果表明，该文设计的超表面天线能够实现\begin{document}$ l=1,2,3 $\end{document}的OAM波束，二维幅相结果符合对应模态的特征，\begin{document}$ l=1,2,3 $\end{document}时，OAM波束的模态纯度分别为85.4%, 84.9%, 83.4%。 通过太赫兹扫场测试平台测试了天线在90 GHz, 100 GHz, 110 GHz频点下的电场分布。结果表明：在20 GHz带宽内，产生的OAM波束质量较好，证明该文设计的超表面天线在高频工作具有一定的工作带宽，有望应用于高频OAM通信。

来源：2022年第4期

《雷达学报》期刊编辑部

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