吴 优 息荣艳 潘笑天 杨 帆 刘一民 黄天耀 许慎恒 李懋坤

(清华大学电子工程系 北京 100084)

1 引言

信息超材料是传统超材料的数字化和信息化发展，涵盖了数字编码超材料、现场可编程超材料以及未来的软件化超材料和可认知超材料，是物理学与信息科学的有机融合[1]。相对于传统的机械驱动的焦平面阵列天线[2]或者相控阵天线[3]等具有空间波束扫描能力的毫米波雷达天线子系统，信息超材料在毫米波雷达天线子系统中的应用与二者相比，分别具有实时调控、低成本等优势[4]。

相控电磁表面，是利用可重构透射阵天线技术，在空间中设计基于印刷电路板工艺(Printed Circuit Board,PCB)的低成本透射阵天线单元阵列，并在其中融合可电调的器件和材料，从而实现一种对透射电磁波进行实时调相控制的信息超材料。基于PIN管的可重构天线技术，与液晶、变容二极管、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)等可电调器件或材料相比，具有易加工、切换速度快、射频损耗小等优点，并且已经在Ku及其以下波段得到了报道和验证[5]。在W波段下，许多常用的可电调器件的电尺寸相对于工作波长来说过大，使其无法直接使用，因此在W波段将PIN管应用到相控电磁表面设计，具有很高的挑战性。

W波段的电磁波具有波长短、频带宽、穿透电离层能力强的特点，广泛应用于雷达、导弹制导技术、电子对抗等领域[6,7]。W波段雷达在民用和军事方面有很多重要的应用，在民用方面如天气观测[8]和机场监测[9]中发挥着重要的作用，在军事方面如目标识别[10]、精确制导[11]和成像[12]等领域具有重要价值。……