李越课题组提出近零介电常数媒质构造几何无关天线

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清华大学电子工程系副教授李越课题组近日提出使用近零介电常数（Epsilon-near-zero, ENZ）媒质构造几何无关的新型天线，使天线的工作频率不再与天线的几何形状有关，实现天线空间辐射特性和工作频率的独立设计。该成果为天线设计提供了全新的灵活性，在柔性电子、智能感知与无线通信等领域具有潜在应用价值。

ENZ天线几何无关特性的概念图

       ENZ媒质，即介电常数接近零的媒质，电磁波在这种媒质中具有无限大的波长和相速度，因此呈现诸多几何无关的特性。研究利用ENZ媒质的这一性质，设计了工作频率与几何形状无关的ENZ天线。传统天线的工作频率由其几何尺寸与形状决定，而研究提出的ENZ天线，其工作频率与天线的几何尺寸无关，而是完全由媒质本身的色散特性决定。这种几何无关的特性使得ENZ天线能够实现传统天线所不能实现的极端尺寸与辐射性能。此外，研究还利用ENZ媒质的波前调控能力，设计出通过形变实现天线辐射特性改变的多功能ENZ天线，为柔性天线提供了新的解决方案，充分展现了ENZ媒质在天线的功能扩展与性能提升方面的潜能。

ENZ天线的实验测试：（a）待测天线的实物照片，（b）天线反射系数的频谱，（c）天线的辐射方向图

       6月22日，基于上述研究，清华大学电子工程系副教授李越课题组在《自然·通讯》（Nature Communications）发表了题为“基于近零指数媒质的几何无关天线”（Geometry-independent antenna based on Epsilon-near-zero medium）的研究论文。
         本论文的理论和实验工作均在清华大学完成，清华大学电子工程系为论文第一单位。李越、西班牙纳瓦雷公立大学博士伊涅格·里博洛（Inigo Liberal）和美国宾夕法尼亚大学电气与系统工程系教授纳德·恩赫塔（Nader Engheta）为本文通讯作者，电子工程系2018级博士生李昊与2017级博士生周子恒为文章共同第一作者。其他作者包括清华大学电子工程系2019级博士生孙旺宇与2016级校友何翼景。研究得到了国家自然科学基金资助，以及清华大学信息科学与技术国家实验室和电子系自主科研经费的支持。
       论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31013-z


      文章来源：清华大学
      李越，清华大学电子工程系副教授，博士生导师，主要从事电磁材料、天线与电路的相关研究。已发表SCI检索论文130余篇，发表刊物包括Science、Science Advances、Nature Communication, IEEE Transactions on Antennas and Propagation等，授权国家发明专18项；现为英国工程技术学会（IET）会士、电气与电子工程师协会（IEEE）高级会员，担任IEEE TAP (IEEE Transactions on Antennas and Propagation)、IEEE AWPL (IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters)、Scientific Report、MOTL (Microwave and Optical Technology Letters)等四个国际期刊的副主编。