【東大新聞網4月19日電】（通訊員 張信歌）近日，AG真人娱乐毫米波國家重點實驗室崔鐵軍院士團隊的蔣衛祥教授等與新加坡國立大學仇成偉教授合作研究，在信息超材料領域取得新進展，設計了寬帶全極化時間調制可編程超表面和自适應時變控制系統，并在此基礎上研制了一種工作于微波頻段的智能速度隐藏器件。該器件能夠根據運動目标的速度自動隐藏多普勒頻移，而無需任何人為手動操作。該相關研究成果以“Smart Doppler Cloak Operating in Broad Band and FullPolarizations”為題于4月14日在線發表在國際學術期刊《Advanced Materials》上。
圖寬帶全極化智能超表面自适應隐藏運動物體的多普勒頻移示意圖
多普勒效應是一種生活中常見的頻移現象，物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而産生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高；在運動的波源後面時，會産生相反的效應，波長變得較長，頻率變得較低。波源的速度越高，所産生的效應越大，從而，可以根據波頻移的程度來計算出波源循着觀測方向運動的速度。研究人員通過将設計的寬帶全極化且全相位覆蓋的時間調制可編程超表面與搭建的自适應時變控制系統相集成，研制了一套智能速度隐藏器件，可以隐藏目标的運動狀态。設想在一個運動場景中，一輛小車以速度vt駛向探測源，但探測源檢測到小車的回波頻率fd與源頻率f0相同，即頻移為零。也就是說，盡管小車在高速運動，但探測源檢測到它是靜止的，實現了速度隐藏。該小車的運動狀态之所以探測不到，是由于其裝配了設計的智能速度隐藏器件，其包含了一塊時間調制可編程超表面和一個自适應時變控制系統。超薄的時域超表面覆蓋在小車前方的探測區域，由具有特定波形和頻率的調制信号控制。在電磁波照射下，它能夠産生一個人工頻移Δft來抵消運動目标固有的多普勒頻移ΔfD。此外，通過改變控制信号的調制頻率，可以控制人工頻移Δft的大小。為了自适應提供所需的調制信号，研究人員設計了一個具有“傳感-反饋-自我決策”工作機制的智能控制系統。其工作過程為：速度傳感器檢測小車的運動速度，然後将速度信息發送至單片機（MCU）；單片機接收到速度信息後與計算機通信，指示任意波形發生器（AWG）産生相應頻率的調制信号來驅動超表面。在這種自适應控制方式下，實現的智能速度隐藏器件能夠自動地提供所需的頻率偏移Δft，以補償與可變速度vt相關的不同多普勒頻移ΔfD，進而隐藏目标的運動狀态。該智能多普勒速度隐藏器件驗證了在時域中實現電磁智能調控的可行性，用于隐藏目标的運動狀态，為開發其它智能超表面器件和系統提供了參考思路。
論文通訊作者為AG真人娱乐蔣衛祥教授、崔鐵軍院士和新加坡國立大學仇成偉教授，第一作者為AG真人娱乐博士生張信歌，其它貢獻者包括AG真人娱乐碩士生孫雅倫、本科生于千以及程強教授。
該工作得到了國家重點研發計劃“變革性技術關鍵科學問題”重點專項、國家自然科學基金等項目的資助。
文章鍊接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007966
供稿：信息科學與工程學院
