Highly Efficient and Ultra-wideband Polarization Converter for Millimeter-Wave Applications
- 01.12.2025
- Research
- Verfasst von
-
Babar Khan
Babar Khan
- Center of Intelligent Acoustics and Immersive Communications, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, China
-
Babar Kamal
Korrespondierender Autor Babar Kamal
- Center of Intelligent Acoustics and Immersive Communications, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, China
-
Sadiq Ullah
Korrespondierender Autor Sadiq Ullah
- Department of Telecommunication Engineering, University of Engineering and Technology, Mardan, Pakistan
- Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of Tabuk, Tabuk, Saudi Arabia
-
Muhammad Fawad Khan
Muhammad Fawad Khan
- Center of Intelligent Acoustics and Immersive Communications, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, China
-
Usman Ali
Usman Ali
- Department of Telecommunication Engineering, University of Engineering and Technology, Mardan, Pakistan
-
Syed Sabeel Ali
Syed Sabeel Ali
- Department of Telecommunication Engineering, University of Engineering and Technology, Mardan, Pakistan
- Erschienen in
- Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves | Ausgabe 12/2025
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Abstract
Dieser Artikel geht auf das Design und die Leistung eines hocheffizienten und ultrabreitbandigen Polarisationskonverters Metasurface (PCMS) ein, der auf Millimeterwellenanwendungen zugeschnitten ist. Das PCMS ist so konzipiert, dass es einfallende Wellen in ihre orthogonalen Pendants transformiert und in einem beeindruckenden Frequenzbereich von 46,3 bis 145,7 GHz arbeitet. Zu den behandelten Schlüsselthemen gehören das Zelldesign der Einheit, Simulationsergebnisse, Arbeitsprinzipien und parametrische Analysen. Der Artikel untersucht auch die Anwendung des PCMS zur Reduzierung des Radarquerschnitts (RCSR) und demonstriert sein Potenzial in verschiedenen Bereichen wie Satellitenkommunikation, Fernerkundung, Radar in der Automobilindustrie und medizinischen Anwendungen. Die experimentellen Ergebnisse bestätigen die Leistung des PCMS und zeigen seine Fähigkeit, über einen weiten Frequenzbereich einen RCSR von über 10 dB zu erreichen. Dieses innovative Design adressiert den Bedarf an hocheffizienten Breitband-Metasurfaces und stellt einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der Manipulation elektromagnetischer Wellen dar.
KI-Generiert
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Abstract
This paper presents an ultra-wideband (UWB) polarization converting metasurface (PCMS) designed for the future generation of wireless communication to overcome the traditional issues of low operating band and efficiency. The simulation and calculated results show that the PCMS operates in the frequency band of 46.3–145.7 GHz, with UWB of 99.4 GHz, providing fractional bandwidth (FBW) of 103%, with polarization conversion ratio (PCR) > 90%. The achievement of UWB is due to the induced surface currents which help in generating multiple plasmon resonances and higher PCR. The PCMS and its mirror PCMS are used in a chessboard arrangement to reduce the radar cross section reduction (RCSR) based on phase cancellation. More than 10 dB RCSR is achieved in the frequency range of 46.6–142.7 GHz with 102% FBW. A prototype was fabricated and experimentally verified. The PCMS is compared with previous reported designs; it excels in terms of size, thickness, and operating frequency band. The design of PCMS has a simple structure and covers a wide variety of applications in the millimeter-wave (mmw) band, such as satellite communication, remote sensing, automotive radar, and medical applications.
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- Titel
- Highly Efficient and Ultra-wideband Polarization Converter for Millimeter-Wave Applications
- Verfasst von
-
Babar Khan
Babar Kamal
Sadiq Ullah
Muhammad Fawad Khan
Usman Ali
Syed Sabeel Ali
- Publikationsdatum
- 01.12.2025
- Verlag
- Springer US
- Erschienen in
-
Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves / Ausgabe 12/2025
Print ISSN: 1866-6892
Elektronische ISSN: 1866-6906 - DOI
- https://doi.org/10.1007/s10762-025-01101-4
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