可重构异向介质的实现机理及特性研究

本项目旨在国际最前沿的异向介质研究，并结合可重构技术的最新理论与技术成果，研究可重构异向介质的实现方式及单元结构特性；借鉴计算电磁学中的"子全域基函数"分析思想，建立非均匀介质模型，进而对有限单元周期排列后的可重构异向介质电磁特性进行深入分析；研究可重构异向介质的综合实现方法，通过有选择性的建立结构关键尺寸、工作状态与介质参数之间的电磁响应库，从中提炼综合公式，最终完成可重构异向介质的定量实时调控。该课题研究将使得已具有电磁参数任意设计功能的异向介质增添动态调控能力，极大拓展异向介质的电磁参数选择范围和设计自由度，丰富和完善异向介质理论，具有重要的理论价值和科学意义；另外，通过综合方法的研究，也将突破异向介质设计瓶颈，开启异向介质按需重构之门，为其在现代信息系统中的广泛应用提供新的理论指导和技术支撑，加速新一代综合信息系统的多功能集成、小型化发展，具有重要的应用价值和现实意义。

异向介质是当今世界电磁学领域研究的前沿，由于异向介质具有许多新奇特性，吸引了各国科学家的广泛研究，其中包括异向介质的特性分析、结构实现以及诸如电磁隐形，凋落波放大等新颖应用研究。本项目将可重构技术与异向介质理论相结合，从三个方面进行了研究，一是可重构异向介质的实现方式及单元结构特性，二是有限单元周期排列后的可重构异向介质的电磁特性，三是可重构异向介质的综合方法及应用。具体来讲，我们提出了非均匀异向介质等效介电参数提取的方法，同时对二极管建模进行了研究；另外，提出了新的可重构异向介质实现方式，其中包含谐振式与非谐振式，并且利用这些结构设计出了各种可重构微波器件，包含可重构移相器，滤波器，功分器等；通过有选择性的建立结构关键尺寸、工作状态与介质参数之间的电磁响应库，从中提炼综合公式。该项目研究结果具有重要的理论价值和科学意义。在理论上，建立了异向介质的实时调控理论，拓展了传统异向介质的实现理论，增加了异向介质设计的灵活性。在技术上，实现了各种可调器件，及器件的小型化，为频谱资源的有效分配，系统小型化，及成本降低提供了可能。在战略上，基于可重构异向介质的微波及毫米波器件在软件无线电及智能天线等方面的应用，有利于我国在国际上参与制定通信标准。