北大李廉林团队提出可编程全双工超表面：同一孔径同步调控辐射与反射
近日，北京大学李廉林团队与国内外合作者提出一种可编程全双工超表面，实现了同一物理孔径上辐射与反射的同时独立调控。相关成果以“A Full-Duplex Metasurface for Simultaneous and Independent Control of Radiation and Reflection”为题，
北京大学李廉林团队联合国内外合作者，近日提出一种可编程全双工超表面，让同一孔径上的辐射与反射调控得以同步完成。
这项成果的论文题为“A Full-Duplex Metasurface for Simultaneous and Independent Control of Radiation and 
Reflection”，刊登在《国家科学评论》（National Science Review，NSR）上。
两个问题、一个需求
雷达怎么隐身？通信和感知又怎样一起完成？两个问题看似不搭界，指向的却是同一件事：辐射模式与反射模式需要全双工，也就是在同一孔径、同一编码之下，两种模式能同时、同频、同极化地工作。
雷达隐身的难处，在于把天线的雷达散射界面（RCS）压下来。吸波涂层、外形设计，再到利用
一边保住通信链路，一边准确估出信号的到达角，这是6G的重要发展方向。可现有方案里，有的要靠时分切换来协调通信与感知，有的则依赖复杂的信号处理。怎样从硬件设计入手，在保障通信链路的同时把信号到达方向判断准确，依然是个不小的挑战。
一套编码，两种工作模式
超表面PIN二极管、FPGA等），便能够做到对
该研究给出的可编程超表面为
那同一套编码凭什么能管住两种工作模式？答案在于1bit编码经过傅里叶变换后会生成丰富的
理论示意图：（a）全双工超表面，（b）正交空间频谱理论
为验证这套理论，研究团队做出了一台超表面样机，由32个可编程单元构成，工作频率为10.55 GHz，每个单元都集成了一对偏置状态相同的PIN二极管。反射型单元这边，PIN二极管断开与导通会在工作频带内形成180°的相位差，编码记作1，-1；辐射型单元那边，PIN二极管断开时从波导中耦合能量，处于高辐射态，导通时不耦合能量，处于低辐射态，编码记作1，0。把编码设计得当，辐射波束和反射波束就能指向不同方向。
实验给出三种有代表性的工作状态：一种编码以辐射响应为主，一种以反射响应为主，复合编码则让辐射与反射同时成束，且各自指向不同方向。测量结果与仿真对得上，说明这一设计放到实际器件里同样行得通。
全双工超表面单元、阵列的仿真及测试结果
总之，该研究基于
北京大学
研究得到国家重点研发计划支持，项目编号为2023YFB3811502和2021YFA1401002。
研究论文
A Full-Duplex Metasurface for Simultaneous and Independent Control of Radiation and Reflection
National Science Review, nwag664, https://doi.org/10.1093/nsr/nwag664
