信息学院林丰涵课题组提出超构表面多模态快速分析与综合方法

第六代移动通信需要突破单口面天线性能的极限以实现通信速率的显著提升。多模多入多出天线阵列技术在上一代多入多出天线技术的基础上新增了多模态这一全新的自由度，是实现单口面性能突破的关键使能技术。但是，由于模式空间解的丰富性，即便在最先进的单节点双路处理器上对多模谐振器进行一次精准的模式谱分析也可能需要上百小时。因此，受限于大规模、高精度的模式分析对庞大高效并行算力的现实要求，该技术一直未得到学术界和工业界的重视，成为阻碍高性能多模天线技术和下一代移动通信技术快速发展的关键瓶颈之一。

针对以上问题，上海科技大学信息科学与技术学院林丰涵课题组提出并实验验证了一种基于表面阻抗等效的快速模式分析、调控与综合方法，通过物理等效实现了多模分析与计算效率的极大提升。该工作提出的等效表面模式分析方法是电磁超构表面的特征模理论从单元向阵列的重要拓展，通过降低对复杂超构表面阵列进行模式分析、综合和调控的时间与成本，为进一步分析阵列互耦的模式机理、构建先进多模多入多出天线阵列技术提供了高效的建模、分析和设计工具，为进一步突破单口面天线性能极限、实现通信速率的进一步显著提升提供了新的技术思路与储备。

上述研究成果以“Modeling and Analysis of Wideband Multilayer Metasurface Antenna Array Using Characteristic Mode Analysis”为题，发表于电磁场与微波技术领域国际知名学术期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation。上海科技大学为该成果的第一完成单位，上海科技大学信息学院和临港实验室联培博士研究生高佳璠为论文第一作者和唯一学生作者，林丰涵助理教授为通讯作者。

    原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10012652

图1：多模超构表面阵列的（a）等效模型，（b）几何模型，（c）混合模型。