电磁波的时间逆转性TimeReversalofElectromagneticWaves出处：《PHYSICALREVIEWLETTERS》VOLUME92,NUMBER19,193904-1~193904-3姓名：吴亚楠学号：201021010111专业：光学工程第2页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页TimeReversalofElectromagneticWavesG.Lerosey,J.deRosny,A.Tourin,A.Derode,G.Montaldo,andM.Fink（Received9December2003；published14May2004）我们分析了首个电磁波时间逆转的实验示范。由一个天线发送一个以2.45GHZ中心频率的周期为1us的电磁脉冲；另外一个天线记录强烈回荡信号。时间逆转波在时间逆转镜中被同一动态天线传输回来。波被传输到最初的源头并且在时域上被压缩。聚焦质量由频带宽度和在同一腔中的谱相关决定。在声学，时间周期性的实验可以以宽带波的形式实现。在这些实验中，一个源发送一个短脉冲在一个或多或少复杂的（但理想状态是无耗散）介质中传播被传感器阵列抓获，称为一个时间反转镜（TRM）的。它所记录的信号被数字化存储在电子记忆模块，经时间逆转，再次模拟化，最后被TRM传回。当介质复杂的且频率带宽较大时，时间反转波发现更准确地收敛回到其来源，这对于诸如地下探测，散射分析及电信应用更具吸引力。事实上，最近证明运用超声波，利用复杂介质的优势，通过TRM传达更多的信息是可能的。从实际角度来看，TRM用于集中伪随机序列及其中少数几个波长不同的接收器。在通信语言中，它对应MIMO-MU（多输入多输出用户）格局。虽然强多散射介质中的传播是无差错传输，在均匀介质（自由空间）中巨大的错误率归结于接收器之间的交叉。事实上，一个TRM空间的分辨率在多散射介质中比在自由空间更小。这就是在过去一直被实验和理论强调的著名的“super-resolution”理论。是否有可能将这一想法转变成电磁器件呢？这是一个具有挑战性的问题，因为在许多实际环境（建筑物或城市）中，波长在10至30厘米的微波可以被诸如墙壁，办公桌，汽车等物体散射，产生从发射器到接收器的多种路径。在这种情况下，由于多种反射和回响，一时间逆转天线不仅仅是为了弥补这些多路径，而且也可以提高信息传输速率，因为它已经被超声波显示。但是，第一个步骤是证明在GHZ范围内一个时间逆转实验的可行性，这就是本篇的目的。为了实现这一目标，我们提出了第一个工作在约2.45GHz下的单一通道电磁时间反转镜。从实际角度来看，将基于超声波发展的时间反转技术用于电磁器件主要困难在于将无限电频率信号数字化的较高的采样频率。克服这一限制的一种方法是只在同频信号下工作和使用所谓的三波或者四波混频的非线性做相位共轭，以自然地产生模拟共轭波。在本文中，我们以共轭波或者同频波为例真正地执行宽第3页共6页第2页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共6页带时间反转实验。此载波频率是V0，MI(t)和MQ(t)是基带信号。所有的时间逆转行动以基带信号为基础。它的优点是，抽样频率可远远低于2V0。实验装置如下图所示（图1）。图（1）我们使用两个工作在V0=2.45GHz全向天线和两个收发器电路板。在发送端，它们允许在一个全向天线编码一个基带信号（标有I和Q）的在相部分（cos）和其正交（sin）部分到一个可以由辐射天线发射的2.45GHZ的载波上。在接收端，电路板将接收到的射频信号解调到基带上。实验发生在一个3.08x1.84x2.44的强烈回响腔中。运用一个任意波形产生器，我们将一短脉冲（中心频率为3MHz，-6dB带宽范围2MHz）传递到I模拟输入传输口(如图2（a）)。没有信号输入到Q模拟输入(如图2(b))。混频器将这个信号转换到GHZ频带，并传递信号,然后波形e(t)由天线A传送。第4页共6页第3页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共6页图（2）在传输后，信号被天线B记录，然后下变频产生输出信号的组成部分I和Q，这些信号可以被示波器观察到。接受到的信号持续8US以上，超过了8倍初始基带信号，即19600个波的周期。射频波已经走过了2千米在14立方米的体积的容器内，经历了6000个反射。下一步，我们的目标是扭转时间收到的电台信号s（t）。因此，基带I和Q信...
