研究目的
通过时域数字编码超表面实现对谐波幅度和相位的独立控制，应用于无线通信、雷达探测与生物监测领域。
研究成果
该研究成功展示了一种通过反射式时域数字编码超表面实现谐波振幅与相位独立调控的方案。该方法可高效控制谐波，在通信、雷达及相关领域具有应用潜力，并有望扩展至更高频段。
研究不足
该研究在微波频段得到了实验验证，而将其拓展至太赫兹和光波段则需要先进的调制技术。此外，本研究未涉及透射型超表面。
1：实验设计与方法选择：
研究设计了一种反射式时域数字编码超表面，每个单元加载变容二极管以调控相位响应。该超表面采用标准PCB工艺制备，并通过喇叭天线、微波信号发生器和频谱仪进行表征。
2：样本选择与数据来源：
样本为采用标准PCB工艺制作的7×8单元超表面。数据通过频谱仪和软件定义无线电可重构设备采集。
3：实验设备与材料清单：
设备包括FPGA控制器、数模转换(DAC)模块、模拟放大?？椤⒗忍煜?、微波信号发生器和频谱仪。材料包含变容二极管(SMV-2019，Skyworks公司)及具有特定介电特性的F4B基板。
4：实验流程与操作步骤：
通过预定义方式动态调制超表面的反射系数，观测载波信号向谐波分量的转换效率。测量并分析谐波强度与相位。
5：数据分析方法：
谐波强度直接通过频谱仪测量，谐波相位则通过对软件定义无线电可重构设备记录的回波信号进行快速傅里叶变换获得。
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varactor diode
SMV-2019
Skyworks, Inc.
Used to tailor the phase response of the meta-atom by tuning the biasing voltage.
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substrate
F4B
Used as the base material for the metasurface with specific dielectric properties.
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FPGA controller
NI Corp.
Used to generate the desired control signal level for the metasurface.
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DAC module
Used in conjunction with the FPGA controller to ensure high output swing for the varactor diodes.
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analog amplifier module
Used to amplify the control signals for the varactor diodes.
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horn antenna
Used to illuminate the sample and receive the reflected signal.
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microwave signal generator
Used to generate the microwave signal for the experiment.
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spectrum analyzer
Used to monitor the nonlinear properties of the metasurface over a broad spectrum.
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software-defined radio reconfigurable device
USRP-2943
National Instruments Corp.
Used to record the echo signal from the metasurface for harmonic phase analysis.
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