空间谐波

概念定义

空间谐波（spatial harmonic）是物理学术语，2019年由全国科学技术名词审定委员会审定公布，收录于《物理学名词》第三版。该术语可见于光学、声学及数学等领域；在数学领域，它与空间调和函数概念相对应。不同研究对象会采用各自的空间描述方式，因此空间谐波的具体含义与分析对象有关。

工作原理

空间谐波研究关注空间分布、编码或排列方式所对应的谐波表现。在超表面天线研究中，非周期编码可与空间谐波测量结合，用于建立编码信息与远场响应之间的映射。周期编码优化则把远场辐射能量集中到谐波角度，以改善功率利用方式。

相关研究显示，当编码序列长度为5时，信息映射效率可达到99%的理论极限；实验中的空间谐波方向能够形成31个独特远场响应状态，并满足C₂ₚ旋转对称性。这些结果属于特定超表面编码与测量条件下的表现，反映空间谐波可作为区分远场响应状态的信息载体。

技术构成

在超表面天线的信息映射场景中，相关技术环节包括编码序列、非周期或周期编码方式、空间谐波测量、谐波角度以及远场响应状态。编码方式决定信息如何组织，测量环节用于识别空间谐波方向与对应响应，远场状态则承载映射结果。二维编码与高阶谐波也是该研究方向的扩展对象。

应用场景

空间谐波可用于光学、声学、数学和天线研究。在超表面天线中，它可参与信息映射、远场状态区分和辐射能量的方向性组织。在电机领域，绕组或相关结构的布置方式会影响空间谐波构成；集中布置也是会改变电机空间谐波组成的因素之一。因此，空间谐波可作为分析电机空间分布特征时涉及的技术概念。