22、超表面技术：从原理到应用的全面解析

超表面技术：从原理到应用的全面解析

1. 旁瓣电平（SLL）分析

在特定应用中，由于功率受限且追求高效率，旁瓣电平（SLL）的评估显得尤为重要。它能对可能无法到达目标的功率进行一阶估计。以图 8.10 为例，展示了 SLL 与归一化到波长的尺寸参数之间的关系。
- 当 (N_s = 2) 时，散射场会分裂成两个在对称方向上的相同波束，整个设计空间中与次要波束相关的 SLL 恒定为 0 dB。
- 研究结果表明，单元尺寸是改善 SLL 的关键因素。当 (D_u = \lambda/2) 时，它成为一个分界线，将 SLL 低于 -12 dB 的良好区域与 SLL 超过 -9 dB 的区域分开。
- 引入第三位编码（(N_s = 8)）时，SLL 持续改善，这强化了一个观点，即 SLL 主要受空间相位离散化和量化误差的影响。

下面通过表格展示不同情况下 SLL 的特点：
|情况|SLL 特点|
| ---- | ---- |
|(N_s = 2)|散射场分裂成两个对称波束，SLL 恒定为 0 dB|
|(D_u = \lambda/2) 分界线|区分良好 SLL 区域（低于 -12 dB）和较差区域（超过 -9 dB）|
|(N_s = 8)|SLL 持续改善|

2. 超表面的能耗、成本与性能

超表面（HSF）的设计需要综合考虑性能和成本。此前的研究表明，大尺寸且离散化误差小（单元尺寸趋近于零）、相位量化误差小（单元状态数量多）的超表面在波束转向方面性能最佳，物理尺寸和分辨率似乎比相位更重要。然而，当考虑成本和复杂性时，这些结果并不能提供统一的设计指南。

HSF