随着电磁时间反演理论日趋完善、实现日趋成熟、应用日趋广泛,针对电磁时间反演的研究已逐渐成为一个相对独立的学科领域——时间反演电磁学.文章从电磁时间反演理论、电磁时间反演实现和电磁时间反演应用三个方面较为系统地对时间反演电磁学的研究进展进行了综述,并以此为基础,对后续研究给出了建议.
超表面作为二维的的超材料,在保留其对电磁波调控能力的同时,具有剖面低、损耗小、易与其它器件集成的优点.自广义斯涅耳定律被提出以来,传统由透镜和棱镜等光学元件沿传播路径逐渐积累的相变方式开始被离散相位取代,极大地提升了超表面设计的灵活性.通过对超表面局部幅度和相位信息进行调控,可以改变入射波的传输方向,使其朝着不同方向传播.文章首先简要概述几种实现多波束激发的超表面平台,然后介绍了基于超表面平台对远场波束多波束调控的前沿进展,并对未来发展方向进行了展望.
近年来,随着 5G演进和未来 6G技术的研究与突破,以及在应用端如物联网、智能驾驶等领域的技术迭代升级,都对射频与毫米波系统的设计提出更多的需求和更高的要求.功率放大器作为发射机的关键部件,其特性直接影响发射系统的信号覆盖距离、传输质量和功耗等指标.为了研制高性能射频与毫米波功率放大器,提出了各种新技术.文章将从有源放大器、无源网络的传输线型实现、系统电路架构三方面对功率放大器取得的新进展进行介绍.
近年来空天地技术飞速发展,大量不同轨道卫星与地面各种移动载体的实时高质量无线通信要求天线具有波束扫描性能,且易共形、重量轻、成本低、功耗小.与反射面和相控阵天线相比,基于平行板波导(Parallel Plate Waveguide,PPW)的连续横向枝节(Continuous Transverse Stub,CTS)天线较易于满足诸多要求.文章首先阐述了CTS天线及其扫描工作原理;然后对机扫和频扫天线的研究进展分别做了分析和总结,实现俯仰面机扫的方法有三种:移动馈源、可变倾角CTS天线和旋转加载在CTS天线上方的相移超表面.同时,整体旋转天线阵列还可进行方位面扫描,即实现二维机械扫描.最后指出CTS波束扫描天线所面临的问题、挑战和下一步研究方向.
数字预失真技术目前被广泛用于矫正功率放大器的非线性,降低发射机前端的功率耗费.随着通信技术的发展,高性能、低复杂度的数字预失真技术已成为当前研究的热点.机器学习的发展也为研究提供了新的思路,在数字预失真技术发展历程中发挥了重要作用.文章以机器学习为基础,围绕数字预失真中的模型构建、参数求解和动态数字预失真这三个研究方向展开,总结了相关文献,对各方向的现有方法进行了阐述和总结.
近年来以超构表面(metasurface)为代表的各种新型电磁表面在微波、太赫兹、光学频段不断涌现,一个新的被称为"界面电磁学"的电磁学研究领域正在逐渐浮现.文章首先对界面电磁学做了一个概述,主要明确了其学科定位和研究框架.基于其研究框架,对界面电磁学的基础理论、表面设计和系统应用三个方面逐一进行了深入介绍.相信界面电磁学的系统深入研究将会给电子信息系统带来重大的影响和变革.
为了节省基站天线所占空间资源,降低其运营成本,现代移动通信需要将多个天线阵列紧密地排列在一起,构成多频共口径基站天线.多天线的紧密排列势必造成天线间强烈的耦合,不仅使得天线阻抗失配、隔离度变差,同时也造成辐射方向图的严重变形.因此,近年来多频共口径基站天线的去耦成为工业界和学术界研究的热点,早期的去耦技术主要是面向改善天线的阻抗匹配和隔离度,而对面向方向图保形的去耦技术研究相对较少.文章在简要介绍面向方向图保形的基站天线去耦技术的研究现状的基础上,重点阐述了褚庆昕教授天线射频团队基于感应电流抵消、耦合场抵消和辐射阻断等原理,提出的几种新型的去耦技术.这些技术不仅可以有效地改善基站天线的阻抗匹配和隔离,更重要的是很好地实现了天线方向图保形.仿真和测试结果验证了原理的正确性和设计的可行性.一些技术已被用于 5G基站天线产品.
随着电磁环境越来越复杂,电磁辐射生物效应愈加受到人们的关注,尤其是非热效应的作用至今仍然没有完全搞清楚.文章采用分子动力学模拟方法,研究微波对肌肽(生物活性分子)活性位点碰撞的空间方位和动能的影响,提出了微波后极化效应,以此阐述电磁环境生物效应的分子动力学机理.计算结果表明:随着电场强度的增大,线极化下碰撞总数增加了 2.9%～13.3%,而圆极化的碰撞总数增加了 2.4%～11.2%;特定空间角度范围内,线极化微波下碰撞的概率最大增加了 131.3%,圆极化微波下碰撞的概率最大增加了 47.1%.该研究有助于揭示电磁环境生物效应的分子机理.
毫米波段因其较高的数据传输速率和较大的容量而备受关注.为满足现代通信系统对宽带、波束偏转和高辐射效率等天线需求,本文提出了一种工作在 88.5～94.6 GHz频带范围内的石墨烯-金属复合结构超表面.该超表面通过调节石墨烯的费米能级,对超表面单元的反射相位进行实时调控编码.调整金属层结构尺寸,可以调制不同编码状态下超表面单元的相位、幅度响应以及编码频段范围.经优化设计,在石墨烯费米能级分别为 0 eV和1 eV时,编码超表面单元在 88.5～94.6 GHz的宽频带内具有 180°±20°的反射相位差,并且反射幅度均大于 0.7.利用该单元设计了 7×7 的超表面,通过合理排布编码单元,可对毫米波段波束进行偏转和多波束切换等动态调控.实验结果显示,单波束最大偏转角度可达 105°(-55°～50°),且可实现 1～5 个波束的切换.该超表面为多功能天线设计提供了新的解决方案,在高速无线局域网、车载雷达、卫星通信等领域具有潜在的应用价值,对毫米波段通信技术的发展具有重要意义.
文章综述了微带磁流振子天线的最新发展情况,从理论上对比了微带磁流振子天线和电流振子天线的辐射机理,阐述了微带磁流振子具有水平极化和高增益的新颖性,最后介绍了微带磁流振子在新型天线阵列、圆极化天线、高增益天线的应用.
微波光子处理技术是指利用光子学的手段完成微波信号的混频、倍频、滤波、移相、延时和模数转换等操作,是支持下一代雷达系统发展的关键技术之一.文章通过分析微波光子技术在微波信号处理方面的优势,探讨了在雷达系统中应用微波光子处理技术的多种方式,并基于未来雷达系统处理能力的需求,从与光计算相融合的角度展望了微波光子处理技术的未来发展.
随着频率源技术的不断发展,信号的频段范围和相噪水平不断提升和优化,这对相位噪声的准确测量提出了新的挑战.文章针对雷达探测、精确制导、时频基准等微波射频领域中高性能低噪声频率源相位噪声指标的测试需求,对鉴相法测量相位噪声的原理进行了分析研究,设计了低噪底的鉴相通路.同时结合互相关技术和微波变频等技术,设计了具有双鉴相通道的互相关式相位噪声测量系统,进一步优化系统噪底,从而实现宽带超低相位噪声信号指标的准确测量.
在现代无线通信系统中,差分电路相比单端电路而言具有更强的抗干扰能力,因此受到了国内外学者的广泛关注.文章介绍了混合模散射参数、差分器件设计中常用的微带线和缝隙线及两种传输线之间的相互转化,并介绍了基于微带线和缝隙线转换结构的两种全差分带通滤波器.两种滤波器分别实现了多频段和宽带的差模传输特性以及宽带的共模抑制特性.文章还给出了差分耦合器、差分功分器和差分天线等差分器件的设计.仿真与实测结果吻合较好,验证了设计方法的正确性.
为了深入探讨相控阵天线单元间的相互耦合,以阵列天线单元S参数为基础,分别分析了振子形式辐射单元和缝隙形式辐射单元组成阵列的辐射单元之间的耦合关系,并利用天线单元的耦合激励系数分析计算了阵中单元的有源辐射方向图.对阵列中每个单元的耦合激励系数的幅度和相位进行了分析,发现平行排列单元和轴向排列单元的耦合激励系数的相位存在差异,平行排列时激励单元与相邻单元间的相位相差较小,这种差异是阵列产生盲点的主要因素.
馈源作为射电天文望远镜的关键部件,其性能至关重要.面向新疆奇台QTT 110 m射电望远镜和上海天马 65 m射电望远镜相位阵馈源设计需求,本研究团队开展了抗射频干扰的高温超导滤波器、宽带Vivaldi天线阵列和低噪声GaAs MMIC芯片电路的研究工作.这些新型馈源技术、方案可为我国大口径射电望远镜的设计提供有效的理论与实验基础.
文章简单介绍了微波集成电路的发展动态,综述了以美国DARPA为代表的国内外机构在射频微系统方面的重大研究计划及其水平,简述了射频微系统在通信、雷达、相控阵等领域的代表性应用,并总结了射频微系统互连、仿真与优化和集成架构设计等三个关键技术及其进展情况,最后对射频微系统今后的发展趋势做出了展望.
为了实现高度集成化的片上可重构天线系统,利用硅基固态等离子体表面PIN(S-PIN)二极管技术,设计了一种C—Ku波段频率可重构的领结型缝隙芯片天线.文中讨论了利用S-PIN二极管作为芯片天线频率可重构部件的设计标准,并对S-PIN二极管的结构参数进行了分析.通过控制S-PIN二极管的截止/导通状态,提出的缝隙芯片天线可以实现从 6.7 GHz到 17.97 GHz的工作频率可重构,增益分别为 4.63 dBi和 3.4 dBi.在实际的流片和测试过程中发现,文中研制的S-PIN二极管具有良好的伏安特性.此外,固态等离子体天线工作在C波段和Ku波段时的实际中心工作频点分别位于 6.6 GHz和 17.9 GHz,与仿真结果相比具有良好的一致性,验证了S-PIN二极管在制造频率可重构芯片天线方面的潜力.
近年来,毫米波已逐渐成为 5G/6G移动通信、卫星通信、下一代无线互联网、智慧交通、制导、射电天文等重大工程应用领域的核心支撑技术,太赫兹也逐渐成为研究热点.毫米波太赫兹集成电路(芯片)又是推动各种毫米波太赫兹应用系统快速演进的关键.文章对毫米波太赫兹技术的一些重要应用领域和毫米波太赫兹集成电路的研究进展及相关工艺进行了简要综述,分析了不同工艺下芯片的性能特点及其合适的应用场景.
能信协同超材料(Collaborative Power and Information Metamaterials,CPIM)是将电磁超材料与无线能量传输(Wireless Power Transfer,WPT)、无线能量收集(Wireless Energy Harvesting,WEH)和无线信息传输(Wireless Informa-tion Transfer,WIT)有机融合的前沿领域,旨在实现能量与信息的高效协同传输和控制.CPIM器件凭借其灵活调控电磁波的能力和低成本、低能耗、低重量的优点可以有效解决大量低功耗设备的供能问题,同时保证高质量的通信传输.将能量与信息的多重功能融合于可操控的超材料器件中,以实现更紧凑、高效的能信协同传输效应.针对CPIM的工作基本原理和广泛实用性的应用场景,文章围绕WPT、WEH、WIT三大核心部分进行深入讨论和分析,并阐述了CPIM器件的工作原理和设计方法.最后给出了CPIM在未来的潜在研究和应用方向.文章旨在为研究人员提供基于超材料的能信协同传输技术的趋势和应用分析,推动无线通信和能源系统向更高效、智能化的方向发展.
1962年,四位国内微波界的老前辈黄宏嘉、林为干、鲍家善、陈涵奎教授本着为推动新中国微波事业发展的初心,发起成立了微波分会,以促进新中国微波理论和技术的研究与人才培养,为新中国的微波事业做出了重要贡献.
