一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面制造技术

本发明专利技术公开了一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面，智能超表面包括：n个基本单元周期排列，每列单元组成子阵，其中，该子阵由同一信号控制，并且各个子阵由控制电路提供控制信号。本发明专利技术通过引入变容二极管作为电容可调器件，使得入射到本发明专利技术的电磁波的反射波的相位实现连续的、大裕度的动态可调范围，且控制方式简单快捷；本发明专利技术通过引入低损耗的可调器件，可使其在实现相位连续动态变化时保持较高的能量效率；本发明专利技术通过引入大量金属柱隔离单元间的互耦，可以在大角度斜入射下仍然保持稳定的幅度和相位响应，相较于传统设计具有更好的鲁棒性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面


[0001]本专利技术涉及可重构智能超表面
，特别是涉及一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面。

技术介绍

[0002]可重构智能超表面，由于其在控制传播环境方面的巨大潜力，从而提高了无线通信网络的性能，在无线领域得到了广泛的关注。首先，有实验结果表明，由于空间的色散特性，传统的可重构智能超表面相位响应对电磁波入射角很敏感，因此传统的可重构智能超表面设计只能工作在垂直入射及很小的入射角范围内，这在较高比特编码的可重构智能超表面中体现的尤为明显，因其对相位误差有着更低容忍度以及更宽的相移范围，因此对较高比特编码的可重构智能超表面的相位响应的精确控制也尤为重要。其次，传统的加载了PIN管的相移可重构智能超表面在较高比特编码设计案例中需要更多的有源器件，这使得将其集成到一个有限大小的单元结构中变得更加困难，并且这也不符合低成本大规模的工业生产的要求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面，用来解决
技术介绍
中提及的技术问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面，所述智能超表面包括：n个基本单元周期排列，每列单元组成子阵，其中，该子阵由同一信号控制，并且各个子阵由控制电路提供控制信号。r/>[0006]进一步的，所述基本单元从上到下依次包括：
[0007]第一层为由变容二极管串接两个金属矩形片构成，其中，所述的两个金属矩形片平行设置，在这两个金属矩形片之间还设置两个与所述金属矩形片平行的窄金属条，并且该窄金属条与各自靠近的金属矩形片相连接，所述的两个窄金属条通过所述变容二极管串接；
[0008]第二层为介质基板；
[0009]第三层为金属层；
[0010]其中，在所述第一层与所述第三层之间还设置有成排的金属孔，所述的两个窄金属条用作直流偏置线，为所述变容二极管提供直流电压。
[0011]进一步的，所述金属孔设置有两排，且分别设置在所述基本单元的两侧，其中的一个金属孔设置在一个金属矩形片的长边一侧，其中的另外一个金属孔设置在另外一个金属矩形片的长边一侧。
[0012]进一步的，所述变容二极管在反向馈电0～30V电压变化时产生0.6～2.6pF的电容
变化。
[0013]进一步的，在不同的控制电压下，在给定的频点上，电磁波后向反射相位变化范围超过320
°
[0014]进一步的，所述不同的控制电压具体包括：0V，3V，4V，4.6V，5.3V，6.0V，8V，20V。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1、本专利技术原理简单，只需改变变容二极管上的反向偏置电压，就可以对入射到本专利技术上的电磁波的反射波进行实时、连续、动态的调控；本专利技术并且不仅可以用于3比特编码智能超表面的应用，也可以用于1/2比特编码的智能超表面。
[0017]2、本专利技术利用将多个基本单元组成基本子阵，由同一信号控制，可降低由于边界不同对单元反射系数所产生的干扰，同时也减少了馈电网络设计复杂度；相应的，与现有技术相比，本专利技术可以获得高效率、高比特编码的相位调控。
[0018]3、与现有技术相比，本专利技术不仅可以工作在垂直入射的情形下，还可以在
±
60度范围内的斜入射电磁波照射下获得稳定的幅度相位电磁响应。
附图说明
[0019]图1为实施例1中提供的可重构智能超表面的结构示意图；
[0020]图2为实施例1中提供的可重构智能超表面的主视图；
[0021]图3为实施例1中提供的可重构智能超表面的侧视图；
[0022]图4为实施例1中提供的可重构智能超表面的尺寸标记示意图；
[0023]图5为实施例1中提供的可重构智能超表面在3比特编码情况下的各个状态(8个)的幅度随频率的变化曲线图；
[0024]图6为实施例1中提供的可重构智能超表面在3比特编码情况下的各个状态(8个)的相位随频率的变化曲线图；
[0025]图7为实施例1中提供的可重构智能超表面的最大可调相位变化范围随频率的变化曲线图；
[0026]图8为实施例1中提供的可重构智能超表面在3比特编码情况下，在不同斜入射角时的幅度随频率的变化曲线图；
[0027]图9为实施例1中提供的可重构智能超表面在3比特编码情况下，在不同斜入射角时的相位随频率的变化曲线图；
[0028]图10为实施例1中提供的可重构智能超表面以及传统的可重构智能超表面在3比特编码情况下，在不同斜入射角时的相位随入射角度的变化曲线图；
[0029]附图中：
[0030]1‑
变容二极管、2
‑
金属矩形片、3
‑
介质基板、4
‑
金属层、5
‑
金属孔、6
‑
窄金属条。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]参见图1
‑
图7，本实施例提供一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面，具体包括：n个基本单元周期排列，每列单元组成子阵，其中，该子阵由同一信号控制，并且各个子阵由控制电路提供控制信号。
[0034]具体的说，在本实施例中，该基本单元从上到下依次包括：
[0035]第一层为由变容二极管1串接两个金属矩形片2构成；
[0036]第二层为介质基板3；
[0037]第三层为金属层4；
[0038]其中，在第一层与第三层之间还设置有成排的金属孔5。
[0039]具体的说，在本实施例中，变容二极管1在反向馈电0～30V电压变化时产生0.6～2.6pF的电容变化。
[0040]具体的说，在本实施例中，在不同的控制电压下，在给定的频点上，电磁波后向反射相位变化范围超过320
°
。
[0041]具体的说，在本实施例中，不同的控制电压具体包括：0V，3V，4V，4.6V，5.3V，6.0V，8V，20V。
[0042]具体的说，采用标准印刷电路板(PCB)技术可以很容易地制备本实施例中提供的金属
‑
介质
‑
金属三层夹芯结构，更具体的说：
[0043]在3.3mm厚的F4B介质板(ε
r
＝2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面，其特征在于，所述智能超表面包括：n个基本单元周期排列，每列单元组成子阵，其中，该子阵由同一信号控制，并且各个子阵由控制电路提供控制信号。2.根据权利要求1所述的一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比特调相的可重构智能超表面，其特征在于，所述基本单元从上到下依次包括：第一层为由变容二极管串接两个金属矩形片构成，其中，所述的两个金属矩形片平行设置，在这两个金属矩形片之间还设置两个与所述金属矩形片平行的窄金属条，并且该窄金属条与各自靠近的金属矩形片相连接，所述的两个窄金属条通过所述变容二极管串接；第二层为介质基板；第三层为金属层；其中，在所述第一层与所述第三层之间还设置有成排的金属孔，所述的两个窄金属条用作直流偏置线，为所述变容二极管提供直流电压。3.根据权利要求2所述的一种可在正入射和大倾斜入射角下进行1/2/3比...

【专利技术属性】
技术研发人员：程强，梁竟程，崔铁军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：