Frekvensmodulerede kontinuerlige bølger styret af rum-tid-kodning metaoverflade med ikke-lineært periodiske faser

Pulskompression er en vigtig teknologi i moderne radarsystemer og fremmer udviklingen af ​​moderne radarteknologier hen imod højere hastighed og afstandsnøjagtighed. De frekvensmodulerede kontinuerlige bølgesignaler (FMCW) med fordelene ved stor tidsbredde og stor båndbredde bliver de typiske pulskompressionssignaler.

FMCW-signalerne genereres dog hovedsageligt af de spændingsstyrede oscillatorer (VCO'er) eller direkte digital syntese (DDS) teknologier, hvilket forårsager høj systemkompleksitet og integrationsbesvær med antennemodulerne. Derfor er et af de vigtige spørgsmål for forskere, hvordan man designer en billig og højeffektiv FMCW-signalgenereringsmetode.

I et nyt papir offentliggjort i Light:Science &Applications , et team af videnskabsmænd, ledet af professorerne Qiang Cheng og Tie Jun Cui fra State Key Laboratory of Millimeter Waves og Institute of Electromagnetic Space, Southeast University, Kina, og kolleger har udviklet en teoretisk ramme og metode til at generere FMCW'er og kontrol deres rumlige udbredelsesadfærd samtidigt via en ny STCM med ikke-lineært periodiske faser.

Forskerholdet designede en reflektionstype STCM med 360 graders fuldfasedækning. Når det var forspændt af de ikke-lineære periodiske spændingskontrolsignaler, kan de ikke-lineære periodiske faseresponser opnås og moduleres på de indfaldende elektromagnetiske (EM) bølger med det samme. På denne måde kan FMCW-signalerne med tidsvarierende øjeblikkelige frekvenser syntetiseres.

Tids-frekvenskarakteristikaene for FMCW-signaler baseret på STCM er tæt forbundet med ikke-lineære periodiske spændingskontrolsignaler. Ved at programmere styresignalerne kan forskellige typer FMCW-signaler syntetiseres på den samme STCM efter behov.

Ved at optimere de indledende spændingsfordelinger mellem forskellige områder af metasfladen kan der desuden indføres yderligere fasegradienter i metasfladen, og derefter kan udbredelsesretningerne af FMCW-strålerne manipuleres. Den rapporterede metode vil lægge grundlaget for nye signalimpulskompressionsteknologier. Forskerne opsummerer det operationelle princip for dette arbejde:

"Vi designer en metode til at generere FMCW'er og kontrollere deres rumlige udbredelsesadfærd samtidigt til to formål i ét:(1) at syntetisere FMCW-signalerne ved at designe de nødvendige ikke-lineære periodiske spændingskontrolsignaler; og (2) at manipulere udbredelsesretningerne af FMCW stråler ved at optimere de indledende spændingsfordelinger mellem forskellige områder af metasfladen."

"Sammenlignet med den traditionelle FMCW-signalgenereringsmetode har den foreslåede metode ikke brug for frekvenssyntese og fasede array-antennemoduler, som effektivt kan reducere omkostningerne og kompleksiteten," siger forskerne. + Udforsk yderligere

Et system til stabil samtidig kommunikation mellem tusindvis af IoT-enheder