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[发明专利]基于复合左右手传输线的定频波束扫描天线及其实现方法-CN202210055945.8有效
发明人：王艺东;谭云华;赵瑾;张崇奇;杜朝海;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-01-18 - 公布日： 2022-12-30 - 主分类号： H01Q1/38 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于复合左右手传输线的定频波束扫描天线及其实现方法。本发明在天线单元的等效电路模型中，左右两侧分别为串联电容CLH与串联电感LRH串联后再连接至并联的并联电容CRH和并联电感LLH的一端，两侧电路的中间串联可变电容CV后再并联中部电容C，可变电容CV和中部电容C共同改变了左手部分的谐振角频率和右手部分的谐振角频率，利用外置的电压源控制变容二极管的容值，控制可变电容CV，进而控制传播常数β，从而实现调节定频波束扫描天线的辐射方向，本发明仅通过控制偏置电压调节单个变量，实现波束扫描；本发明的定频波束扫描天线具有偏置电路结构简单、扫描范围大和带宽大等优点，在移动通信，卫星通信等通信场景中有很好的前景。
基于复合左右手传输线波束扫描天线及其实现方法

[发明专利]高Q值偏心人工局域表面等离激元准BIC超表面及实现方法-CN202111113487.0有效
发明人：杜朝海;李思琦;韩丰远;高子超;李繁弘;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-09-23 - 公布日： 2022-07-26 - 主分类号： G01N27/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种高Q值偏心人工局域表面等离激元准BIC超表面及实现方法。本发明采用多个偏心人工局域表面等离激元基本单元排列成周期性二维阵列，使得圆光栅的几何中心与重心具有偏移，即圆光栅为偏心结构；偏心结构打破了同心结构的对称性，从而使得高阶模式退化为Q值很高的准BIC模式，高阶模式从而被激发；并且高阶模式对应的尖峰极窄，即高阶模式具有极高的Q值，有助于提高电磁波传感的灵敏度；本发明具有多谐振点、宽频带、场增强的优点，用于毫米波传感、物质检测、战术隐身、生物医学等用途。
偏心人工局域表面离激元准 bic 实现方法

[发明专利]一种基于液晶调谐的宽扫描范围漏波天线及其实现方法-CN202110490768.1有效
发明人：谭云华;王艺东;王迪;杜朝海;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-05-06 - 公布日： 2022-07-01 - 主分类号： H01Q1/38 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于液晶调谐的宽扫描范围漏波天线及其实现方法。本发明包括N个辐射单元和馈电结构，馈电结构将电磁波转化为表面波传输模式的电磁波，馈入N个辐射单元，通过独立控制加载在每个辐射单元上的电压来控制N个辐射单元的表面阻抗分布的周期，由此实现了电压控制下的定频波束扫描；本发明通过控制调制周期获得大范围扫描角度的波束扫描，能够使大波束扫描范围内的天线波束增益保持稳定，避免了由于液晶的介电常数变化范围有限导致的波束扫描范围过小的问题；另外，由于液晶材料在毫米波及其以上的高频段拥有低损耗的特性，该波束扫描天线及其实现方法为毫米波移动通信提供了一种解决方案。
一种基于液晶调谐扫描范围天线及其实现方法

[发明专利]一种高效无限通道行波-表面波天线及其实现方法-CN202110308315.2有效
发明人：殷立征;韩丰远;王艺东;赵瑾;杜朝海;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-03-23 - 公布日： 2022-01-28 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种高效无限通道行波‑表面波天线及其实现方法。本发明采用散射阵列和人工表面等离激元SSP双曲超表面；TE极化的行波以任意角度δ入射到散射阵列上，附加的佛洛魁波矢会被引入到透射波中，当SSP双曲超表面的等频色散曲线满足波矢匹配条件时，从散射阵列透射的消逝波能够高效地激发SSP双曲超表面上的人工表面等离激元，沿着SSP双曲超表面内定向传输，本发明不但能够实现无限通道的行波‑表面波耦合，且同时拥有较高的效率；当入射角小于44°时，TE极化入射行波的总耦合效率超过50％，此外，在0°入射时，最大耦合效率能够达到91.9％；本发明不局限于微波波段，在太赫兹波段，应用该方法同样能够得到无限通道的行波‑表面波天线。
一种高效无限通道行波表面波天线及其实现方法

[发明专利]一种太赫兹多模宽带调谐涡旋波束辐射源及其控制方法-CN202110114828.X有效
发明人：杜朝海;张子文;朱娟峰;高子超;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-01-26 - 公布日： 2022-01-28 - 主分类号： H04B10/90 文献下载
摘要：本发明公开了一种太赫兹多模宽带调谐涡旋波束辐射源及其控制方法。本发明采用真空电子学方法，将圆柱光栅、金属圆柱和螺旋光栅依次共轴连接成一个整体，直接产生太赫兹涡旋波束，避免了太赫兹器件匮乏和太赫兹波强衍射的问题，将传统的太赫兹波束源和太赫兹波束转化为涡旋波束的两段结构集成在一起，直接构成太赫兹涡旋波束源；本发明只需要环形阴极和静磁场即可，不需要复杂的馈源电路；本发明所产生的太赫兹涡旋波束可以工作在超宽频带范围内；本发明能够实现在宽带范围内对太赫兹涡旋波束进行模式调谐和波束扫描；本发明所产生的涡旋波束的旋性仅与螺旋周期结构的旋性有关，所产生的涡旋波束具有很强的鲁棒性。
一种赫兹宽带调谐涡旋波束辐射源及其控制方法

[发明专利]一种人工局域表面等离激元回旋电子激射器及其实现方法-CN202110260157.8有效
发明人：杜朝海;李思琦;李繁弘;高子超;张子文;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-03-10 - 公布日： 2021-12-28 - 主分类号： H01J25/64 文献下载
摘要：本发明公开了一种人工局域表面等离激元回旋电子激射器及其实现方法。本发明由回旋电荷或回旋直流电子注在平面圆光栅上激发并放大人工局域表面等离激元模式；当人工局域表面等离激元TEn,1模式的谐振频率是回旋电荷旋转频率的n倍时，回旋电荷能够在平面圆光栅上激发并放大人工局域表面等离激元TEn,1模式；当人工局域表面等离激元TEn,1模式的谐振频率是回旋直流电子旋转频率的(n‑1)倍时,回旋直流电子能够激发出人工局域表面等离激元TEn,1模式；本发明具有同步互作用距离长、体积小、效率高、电子注易于获得、可行性高的优点，解决传统线性注真空电子器件中的电子注输运的问题。
一种人工局域表面离激元回旋电子激射器及其实现方法

[发明专利]一种超薄反射型电磁超表面的散射参数测量系统及其方法-CN202110086077.5有效
发明人：韩丰远;殷立征;赵瑾;王艺东;杜朝海;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-01-22 - 公布日： 2021-11-19 - 主分类号： G01R27/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种超薄反射型电磁超表面的散射参数测量系统及其方法。本发明采用微波分光仪、一对角锥喇叭天线、波导同轴线转换器、同轴线、矢量网络分析仪、金属反射板、吸波材料和计算机，在自由空间中测量，不需要构建波导或平行板等的复杂电磁环境，具有便捷性；本发明的测量目标能够具有超薄特点，也能够不受厚度限制，由于厚度对应相位改变，实质上材料越厚相位测量越准，而如果材料厚度过于薄，稍微有扰动，相位就会变化很大，通过本发明中的测量目标表面处散射参数提取理论将厚度上的扰动消除；本发明的去噪声过程，去除了正入射测量时，单一喇叭天线同时作为接收端和发射端，喇叭天线的端口不可避免的自反射噪声，使得测量结果准确可信。
一种超薄反射电磁表面散射参数测量系统及其方法

[发明专利]一种微波和太赫兹波全金属双曲超材料天线及其实现方法-CN202011508392.4有效
发明人：殷立征;韩丰远;王艺东;赵瑾;杜朝海;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-12-18 - 公布日： 2021-11-02 - 主分类号： H01Q1/36 文献下载
摘要：本发明公开了一种微波和太赫兹波全金属双曲超材料天线及其实现方法。本发明包括金属曲折线和支撑柱，每一根金属曲折线的形状为方波形，多根金属曲折线沿y方向周期排列构成金属二维曲折线平面，多层金属二维曲折线平面沿x方向周期性排列构成全金属双曲超材料天线；本发明不但能够有效降低了整体结构的损耗，同时对入射行波也拥有极高的透射率，入射角小于50°时，TM极化入射波透射率超过80％；同时，由于缺少固体填充介质，还能够工作在一些特殊场景下，如高功率场合，以及需要电子能够自由移动的无阈值切伦科夫辐射中；本发明不局限于微波波段，在介质损耗极高的太赫兹波段，应用该方法同样能够设计得到低损耗的太赫兹全金属双曲超材料天线。
一种微波赫兹全金属双曲超材料天线及其实现方法

[发明专利]应用于回旋管的人工局域表面等离激元谐振腔及控制方法-CN202010466425.7有效
发明人：杜朝海;李思琦;朱娟峰;张子文;李繁弘;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-05-28 - 公布日： 2021-10-01 - 主分类号： H01P7/06 文献下载
摘要：本发明公开了应用于回旋管的人工局域表面等离激元谐振腔及控制方法。本发明将人工局域表面等离激元谐振腔应用于回旋管的互作用腔体，人工局域表面等离激元谐振腔为内开圆对称光栅，当内开圆对称光栅的结构参数确定时，通过计算解出谐振频率；根据谐振频率得到阻带和准通带，使得高阶电磁工作模式的频率处于准通带内，同时使得高次谐波状态的频率处于阻带内，从而能够从根本上消除模式竞争问题；并且，根据实际需要的谐振频率设定内开圆对称光栅的尺寸和选择谐波次数。
应用于回旋人工局域表面离激元谐振腔控制方法

[发明专利]一种极化可重构的二维波束扫描全息天线及其实现方法-CN202011565965.7有效
发明人：谭云华;王艺东;王迪;杜朝海;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-12-25 - 公布日： 2021-09-28 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种极化可重构的二维波束扫描全息天线及其实现方法。本发明采用天线馈源集成在全息阻抗调制表面中心上，全息阻抗调制表面包括多个阻抗调制单元，相应连接至电压控制网络的一个节点，通过电压控制网络的节点电压控制相应的阻抗调制单元的表面阻抗，当全息阻抗调制表面的阻抗分布满足相干调制时，天线馈源产生的表面波源场会转化为目标辐射场向空间辐射；本发明不需要复杂的移相和馈电网络，拥有剖面低的优势，而且避免了在辐射方向上的馈源遮挡问题；解决了在固定工作频率上辐射的极化方式不能改变与辐射角度不能改变这两个问题；本发明以其低剖面、利于集成、目标波束可重构等优点，在微波通信系统中有着非常大的优势和发展前景。
一种极化可重构二维波束扫描全息天线及其实现方法

[发明专利]一种人工表面等离激元轨道角动量波束扫描天线及其方法-CN202010547719.2有效
发明人：杜朝海;朱娟峰;张子文;包路遥;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-06-16 - 公布日： 2021-04-30 - 主分类号： H01Q1/50 文献下载
摘要：本发明公开了一种人工表面等离激元轨道角动量波束扫描天线及其方法。本发明采用波导馈电装置，将同轴线中的TEM模式转换为SSP模式，沿着SSP传输线的表面传播；加载在SSP传输线外的辐射结构的衍射作用下，SSP模式的波矢叠加上衍射所产生的谐波波矢，产生频谱搬移效应，从而将SSP模式转换为自由空间辐射波，同时辐射结构的螺旋线的本征电场具有OAM模式，因此实现了具有OAM模式的空间辐射波，并且工作在不同的频段内；通过控制工作频率操控OAM模式的辐射方向；OAM模式的旋转方向与螺旋线的手性一致；本发明结构紧凑，不需要多个单元组阵；系统的鲁棒性强，只需要保持螺旋线的螺旋特性即可；波导馈电装置简单，只需要同轴端口馈电即可，不需要复杂的馈电网络。
一种人工表面离激元轨道角动量波束扫描天线及其方法

[发明专利]一种毫米波太赫兹多模宽带可调的OAM模式辐射器及方法-CN202010357771.1有效
发明人：杜朝海;朱娟峰;张子文;包路遥;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-04-29 - 公布日： 2021-03-23 - 主分类号： H04B10/90 文献下载
摘要：本发明公开了一种毫米波太赫兹多模宽带可调的OAM模式辐射器及方法。本发明采用形自由电子束贴着同轴的螺旋光栅的表面飞行，同时激发多个宽频带模式的自由空间辐射的OAM模式，不同拓扑荷的轨道角动量模式的工作频率由带电粒子的工作电压以及螺旋光栅周期决定，在相同的拓扑荷下，工作电压越高，周期越小，工作频率越高；轨道角动量的辐射方向由工作频率和螺旋光栅决定，并且能够在每个谐波次数下完成从±90度的空间扫描；本发明的结构简单，调节方便，尤其适用于基于轨道角动量的通信系统中；且工作频率、辐射方向可以通过带电粒子的工作电压进行操控。
一种毫米波赫兹宽带可调 oam 模式辐射器方法

[发明专利]一种毫米波太赫兹波多模轨道角动量波束扫描天线及方法-CN202010512912.2有效
发明人：杜朝海;朱娟峰;张子文;包路遥;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-06-08 - 公布日： 2021-03-23 - 主分类号： H01Q1/50 文献下载
摘要：本发明公开了一种毫米波太赫兹波多模轨道角动量波束扫描天线及方法。本发明采用波导馈电装置，将同轴线中的TEM模式转换为SSP模式，沿着SSP传输线的表面传播，并携带有OAM模式；加载在SSP传输线外的辐射阵列的衍射作用下，SSP模式的波矢叠加上衍射所产生的谐波波矢，产生频谱搬移效应，从而将具有OAM模式的SSP模式转换为自由空间辐射波，实现OAM模式辐射，并且工作在不同的频段内；辐射方向与工作频率对应，从而通过控制工作频率操控OAM模式的辐射方向；OAM模式的旋转方向与螺旋光栅的手性一致；本发明结构紧凑，不需要多个单元组阵；系统的鲁棒性强，只需要保持螺旋光栅的螺旋特性即可；波导馈电装置简单，只需要同轴端口馈电即可，不需要复杂的馈电网络。
一种毫米波赫兹波多模轨道角动量波束扫描天线方法

[发明专利]一种宽带零交叉极化时空编码数字超表面单元及控制方法-CN201911240290.6有效
发明人：王迪;王艺东;双雅;谭云华;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-12-06 - 公布日： 2020-10-09 - 主分类号： H01Q15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种宽带零交叉极化时空编码数字超表面单元及控制方法。本发明采用辐射器，辐射器的边缘具有多个微调谐片并在中心具有微调谐孔，辐射器与射频开关连接，在射频开关关断和导通的两种状态下分别对应关断和导通模式，通过优化微调谐孔和微调谐片的尺寸，使得关断模式和导通模式的电场分布在目标频率附近尽可能保持一致，以获得两种模式之间稳定的相位差，使时空编码数字超表面单元能够工作于宽频带的1比特180°的反射相位的调控；另外，通过合理的设计交直隔离器，使得偏置电路的加载不仅几乎没有改变单元原本的相位差、没有带来单元损耗，还没有破坏单元本身的对称性导致不必要的交叉极化。本发明在频带7.71～9.48GHz带宽内，实现了180°相移。
一种宽带交叉极化时空编码数字表面单元控制方法

[发明专利]一种增强多色相干SPR器件及其控制方法-CN201910144710.4有效
发明人：杜朝海;朱娟峰;包路遥;刘濮鲲 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-02-27 - 公布日： 2020-06-02 - 主分类号： G01N21/59 文献下载
摘要：本发明公开了一种增强多色相干SPR器件及其控制方法。本发明采用金属复合光栅，对槽的深度进行周期性调制，在一个深度调制周期内包括m个深度不同的槽；自由电子束在金属复合光栅的表面飞过，最多激发(m‑1)个辐射频率的多色相干SPR；一个深度调制周期中不同深度的槽中分布的谐振模式不同，高频率的谐振模式主要分布在深度浅的槽中，因此通过调节对应槽的深度实现调节辐射频率；通过调节深度调制周期中槽的个数进行调节辐射频率的数目；在电子束的工作电压变化的过程中，各个方向上的辐射具有频率锁定的特性；本发明将辐射频率提高到两个数量级，辐射效率较高；实现多个相干辐射频率，辐射结构简单，且不需要群聚电子束，易于在微型互作用电路中实现。
一种增强多色相干 spr 器件及其控制方法

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