导波驱动双频超表面

10.4/12.5 GHz 波束扫描

在一个超表面上对两段卫星通信频带独立进行动态波束控制，无复杂馈电网络。

Jian-Qiao, Han · 孟繁义 · Guan, Chunsheng · 金涛 · Ding, Chang · Cai, Tong · 吴群 · 丁旭旻

Advanced Optical Materials 2024

参数信息

下行工作频率

10.4 GHz

上行工作频率

12.5 GHz

相位控制位数

1 bit

技术优势

省去复杂馈电网络

通过金属化过孔将超表面单元与基片集成波导底层连接，形成导波驱动结构，不再需要辐射型超表面常用的复杂功分器与移相器网络。

双频段独立动态控制

通过调制每个单元内四个 PIN 二极管的状态，在两个独立设计的频段上分别实现动态 1-bit 相位切换，从而支持上下行链路同时工作。

实现优异波束扫描

实测结果表明，在 10.4 GHz 下行和 12.5 GHz 上行两个频段均展现出良好的波束扫描能力，满足卫星通信对波束指向的需求。

应用场景

• 低轨卫星通信天线：用单个低剖面超表面实现上下行双频波束扫描，替代传统复杂天线阵。
• 卫星载荷波束控制：提供无需机械转动的波束方向动态切换，减轻载荷重量并提高可靠性。
• 可编程超表面：通过 PIN 二极管状态编程实现波前调控，无需改变物理结构即可重构功能。
• 波束扫描天线：在 X 波段实现低剖面、低成本的电子扫描天线，适用于卫星通信终端。