电磁超材料和超表面突破了传统媒质电磁参数的局限性，进一步推进了电磁波调控技术的发展。多功能及可重构超表面利用电磁波复用技术，如极化复用、空间复用、时分复用等，实现了对电磁调控功能的集成化设计，有效地提升了电磁器件的调控能力与信息容量，有望在信息通信、天线系统等诸多应用中发挥重要作用。本书从多功能及可重构超表面的设计原理出发，具体阐述了极化复用、方向复用和频率复用等多种技术的实现途径，以及可重构超表面设计中的关键技术，结合作者及其团队的近期研究成果，系统性地归纳总结了目前的发展状况及其应用探索，最后总结探讨了这类超表面的后续发展趋势，为电磁超表面的实际应用奠定了基础。
样章试读
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丛书序
前言
第1章 电磁超表面简介 1
1.1 电磁超材料 1
1.2 超表面的提出及广义斯涅耳定律 2
1.3 超表面研究进展 3
1.4 超表面应用探索 6
1.4.1 波束调控与波束赋形 6
1.4.2 电磁成像 7
1.4.3 超表面天线 7
1.4.4 电磁隐身 9
1.4.5 无线能量收集和传输 9
1.4.6 信号处理与计算 9
1.4.7 无线通信 10
1.5 多功能超表面概述 11
1.5.1 电磁波的基本属性与传输状态 12
1.5.2 多功能超表面设计方法与应用 13
1.6 可重构超表面概述 15
1.7 本章小结 17
1.8 本书安排 17
参考文献 18
第2章 极化复用多功能超表面 31
2.1 引言 31
2.2 线极化复用超表面 31
2.2.1 超表面单元一般设计方法 32
2.2.2 双线极化电磁波相位的独立调控 33
2.2.3 极化选择型透/反超表面 35
2.2.4 线极化多功能超表面及其在低散射天线中的应用.37
2.3 圆极化复用超表面 49
2.3.1 几何相位超表面单元的一般设计方法 49
2.3.2 几何相位编码超表面在波束调控和散射缩减中的应用 54
2.3.3 几何相位超表面在涡旋波束调控中的应用 57
2.3.4 圆极化复用超表面的一般设计方法 60
2.3.5 反射型超表面及其涡旋波束调控 64
2.3.6 透射型超表面及其波束调控 71
2.4 极化调控实现幅度/相位独立控制 75
2.4.1 转极化实现线极化波幅度/相位独立调控 75
2.4.2 双几何相位实现圆极化波幅度/相位独立调控 79
2.4.3 几何相位结合传播相位实现圆极化波幅度/相位独立调控 82
2.5 本章小结 86
参考文献 86
第3章 传播方向复用多功能超表面 90
3.1 引言 90
3.2 手征超材料及电磁波非对称传输 90
3.2.1 理论分析 91
3.2.2 无源手征超材料实现线极化非对称传输 94
3.2.3 有源手征超材料实现非对称传输的动态调控 97
3.3 多层级联超表面对电磁波阵面的单向调控 99
3.3.1 理论分析 100
3.3.2 手征超表面单元设计 103
3.3.3 单向电磁波阵面调控 104
3.4 双向非对称电磁波阵面调控 107
3.4.1 理论分析及设计方法 107
3.4.2 双向非对称聚焦 108
3.4.3 双向非对称全息成像 110
3.5 全空间双向非对称圆极化电磁波阵面调控 112
3.5.1 理论分析及设计方法 112
3.5.2 全空间双向非对称波束调控 117
3.5.3 全空间双向非对称全息成像 121
3.6 本章小结 123
参考文献 124
第4章 频率复用多功能超表面 126
4.1 引言.126
4.2 双频超表面及其波束调控 126
4.3 超表面Salisbury屏 132
4.3.1 Salisbury屏吸波器工作原理 133
4.3.2 超表面Salisbury屏设计方法与实验验证.134
4.4 频率选择型超表面及其散射调控 141
4.4.1 频率选择型低散射/高反射超表面 141
4.4.2 频率选择型低散射/高透射超表面 147
4.5 本章小结 151
参考文献 151
第5章 电磁波幅度调控及有源吸波结构 154
5.1 引言 154
5.2 状态动态切换的超材料吸波器结构 154
5.3 状态连续动态可调的超材料吸波结构 159
5.3.1 吸波深度连续可调的超材料吸波结构 159
5.3.2 吸波频率连续可调的超材料吸波结构 159
5.4 本章小结 164
参考文献 164
第6章 可重构相位调制超表面及电磁波动态调控 166
6.1 引言 166
6.2 可重构相位调制超表面单元设计 166
6.2.1 反射型可重构相位调制超表面单元 167
6.2.2 透射型可重构相位调制超表面单元 168
6.3 可重构电磁超表面实现电磁波波前调控 170
6.3.1 可重构电磁超表面实现动态电磁波束调控 170
6.3.2 可重构电磁超表面实现近场聚焦 176
6.3.3 可重构电磁超表面实现电磁波时空调制 180
6.3.4 可重构共形低散射超表面 184
6.4 本章小结 190
参考文献 190
第7章 机械可重构超表面 192
7.1 引言.192
7.2 电控机械旋转可重构超表面 193
7.2.1 超表面单元设计 193
7.2.2 基于广义斯涅耳定律的波束回溯超表面 194
7.2.3 可重构超表面回溯器系统方案 196
7.2.4 仿真分析与实验验证 197
7.3 剪纸/折纸可重构相位梯度超表面 201
7.3.1 可重构相位梯度超表面单元设计 202
7.3.2 仿真分析与实验验证 204
7.4 本章小结 206
参考文献 206
第8章 可重构超表面在无线通信中的应用 208
8.1 引言 208
8.2 信号直接调制原理分析 209
8.3 幅度调制超表面无线通信 211
8.4 相位调制超表面无线通信 214
8.5 多通道可重构超表面及其在无线通信系统中的应用探索 219
8.5.1 双信道多级幅度调制无线通信 220
8.5.2 频率复用保密通信系统 224
8.6 智能表面在无线通信中的应用探索 228
8.6.1 可重构智能表面单元设计与波束调控 229
8.6.2 可重构智能表面实现室内无线信号增强 231
8.6.3 可重构智能表面辅助无线通信 234
8.7 本章小结 236
参考文献 236
第9章 总结与展望 239
索引 242
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