可调控电磁阵元及智能表面制造技术

本申请实施例提供可调控电磁阵元及智能表面。其中，可调控电磁阵元包括反射单元和寄生单元，反射单元包括：至少一个反射金属片；至少一个可调控元件，可调控元件与反射金属片电性连接，可调控元件用于根据调控信号调控电磁阵元的电磁参数；寄生单元设置在反射金属片的周边，寄生单元与反射金属片耦合连接。本申请实施例通过在可调控电磁阵元的反射单元的周边设置寄生单元，以构成寄生智能表面，利用寄生单元和电磁阵元间的耦合效应改变智能表面的本构参数，从而降低智能表面的反射损耗，提高了智能表面相位响应的稳定性，有利于突破阵元布局以及介质基材对智能表面的性能限制，提高多比特多极化RIS方案的可靠性。高多比特多极化RIS方案的可靠性。高多比特多极化RIS方案的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
可调控电磁阵元及智能表面


[0001]本申请实施例涉及无线通信
，尤其涉及可调控电磁阵元及智能表面。

技术介绍

[0002]可重构智能表面RIS（Reconfigurable Intelligent Surface）作为无线通信重要技术之一受到业界重视。RIS可以通过控制电磁阵元的电参数，形成特定的波束指向，实现所需区域的信号补盲或增强。反射式RIS可以实现基站视距盲区的信号覆盖，因而应用潜力巨大。反射式RIS按照反射电磁波相位状态数量可以分为1比特和多比特；按照反射波极化特性可以分为单极化和多极化；按照反射波束能否电控切换分为静态和动态。
[0003]目前，RIS方案普遍性能较差，例如，RIS尚无法满足多比特多极化的性能需求；而且，目前RIS的性能受到阵元布局以及介质基材等因素的限制，面临制造成本和制造难度高的问题。

技术实现思路

[0004]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0005]本申请实施例提供可调控电磁阵元及智能表面，能够有效提高RIS的性能，降低制造成本。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种可调控电磁阵元，包括反射单元和寄生单元，所述反射单元包括：至少一个反射金属片；至少一个可调控元件，所述可调控元件与所述反射金属片电性连接，所述可调控元件用于根据调控信号调控所述电磁阵元的电磁参数；所述寄生单元设置在所述反射金属片的周边，所述寄生单元与所述反射金属片耦合连接。
[0007]第二方面，本申请实施例提供一种智能表面，包括多个如第一方面所述的可调控电磁阵元。
[0008]本申请实施例第一方面提供一种可调控电磁阵元，包括反射单元和寄生单元，所述反射单元包括：至少一个反射金属片；至少一个可调控元件，所述可调控元件与所述反射金属片电性连接，所述可调控元件用于根据调控信号调控所述电磁阵元的电磁参数；所述寄生单元设置在所述反射金属片的周边，所述寄生单元与反射金属片耦合连接。本申请实施例通过在可调控电磁阵元的反射单元的周边设置寄生单元，以构成寄生智能表面，利用寄生单元和电磁阵元间的耦合效应改变智能表面的本构参数，从而降低智能表面的反射损耗，提高了智能表面相位响应的稳定性，有利于突破阵元布局以及介质基材对智能表面的性能限制，提高多比特多极化RIS方案的可靠性。
[0009]可以理解的是，上述第二方面与相关技术相比存在的有益效果与上述第一方面与
相关技术相比存在的有益效果相同，可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1是本申请一个实施例提供的可调控电磁阵元的反射电路层结构示意图；图2是本申请一个实施例提供的可调控电磁阵元的偏置电路层结构示意图；图3是本申请一个实施例提供的可调控电磁阵元的层级结构示意图；图4是本申请另一个实施例提供的可调控电磁阵元的反射电路层结构示意图；图5是本申请另一个实施例提供的可调控电磁阵元的偏置电路层结构示意图；图6是本申请另一个实施例提供的常规RIS结构示意图；图7是本申请另一个实施例提供的寄生超表面的结构示意图；图8是本申请另一个实施例提供的RIS的相位响应波形图；图9是本申请另一个实施例提供的RIS的幅度响应波形图；图10是本申请另一个实施例提供的RIS的交叉极化抑制波形图；图11是本申请一个实施例提供的RIS的多角度波束指向幅度相应波形图；图12是本申请另一个实施例提供的RIS的多角度波束指向幅度相应波形图；图13是本申请另一个实施例提供的RIS的多角度波束指向幅度相应波形图；图14是本申请另一个实施例提供的可调控电磁阵元的反射电路层结构示意图；图15是本申请另一个实施例提供的可调控电磁阵元的寄生电路层结构示意图；图16是本申请另一个实施例提供的寄生超表面的正面结构示意图；图17是本申请另一个实施例提供的寄生超表面的背面结构示意图；图18是本申请另一个实施例提供的可调控电磁阵元的反射电路层结构示意图；图19是本申请另一个实施例提供的寄生超表面的正面结构示意图。
具体实施方式
[0012]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请实施例。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请实施例的描述。
[0013]需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0014]还应当理解，在本申请实施例说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请实施例的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而
是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0015]智能表面是由大量被动的电磁阵元组成的二维平面阵列，这些电磁阵元按照一定规则排列，其厚度可忽略不计。由于这些经过特殊设计的电磁阵元表现出自然界中的材料没有的物理属性，因而由这些人工电磁阵元组成的二维阵列也被称为超表面（Meta
‑
Surface）。每个电磁阵元由特定形状的金属或者介质材料构成，并与电子元件（可调控元件）相连，电子元件由面板上的智能控制器控制，可实现电磁阵元电磁属性（如平均磁导率、平均介电常数）的独立调整。通过对电磁阵元的电磁属性调控，就可以将入射到电磁阵元表面的电磁信号以不同的振幅、相位、极化方向等进行反射或者透射，从而可在基站和用户终端之间构造出虚拟直射径，达到智能调控空间电磁环境的目的。智能表面通过智能控制器向每个电磁阵元同时发送独立的控制指令，使入射到电磁阵元表面的电磁波在反射或者透射时振幅、相位或者极化方向发生相应的变化，经过所有电磁阵元反射或者透射的电磁波在空间叠加产生波束赋形的效果，最后被特定的终端设备接收。在无线通信系统中引入智能表面可以实现空间资源的拓展和高效利用，有助于提升无线通信系统的信道容量、提升通信的可靠性和覆盖范围、降低发射功耗、节约成本等。
[0016]可重构智能表面RIS作为未来移动通信（如6G）重要潜在技术之一受到业界重视。RIS可以通过控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调控电磁阵元，包括反射单元和寄生单元，所述反射单元包括：至少一个反射金属片；至少一个可调控元件，所述可调控元件与所述反射金属片电性连接，所述可调控元件用于根据调控信号调控所述电磁阵元的电磁参数；所述寄生单元设置在所述反射金属片的周边，所述寄生单元与所述反射金属片耦合连接。2.根据权利要求1所述的电磁阵元，其特征在于，所述寄生单元与反射单元设置在同一层，以与所述反射单元耦合连接；或者，所述寄生单元设置在所述反射单元的上层，以与所述反射单元耦合连接；或者，所述寄生单元设置在所述反射单元的下层，以与所述反射单元耦合连接。3.根据权利要求1所述的电磁阵元，其特征在于，所述寄生单元与所述反射单元之间形成耦合缝隙，以使所述寄生单元与所述反射单元通过电场耦合连接；或者，所述寄生单元与所述反射单元通过元件耦合连接。4.根据权利要求1所述的电磁阵元，其特征在于，所述反射单元设置在所述可调控电磁阵元的中部位置，所述寄生单元设置在所述可调控电磁阵元的外周，并沿所述反射单元的极化方向放置，以与所述反射单元耦合连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的电磁阵元，其特征在于，所述反射金属片包括：第一金属片，所述第一金属片用于与地电性连接；偏置电压片，所述偏置电压片通过所述可调控元件与所述第一金属片电性连接，所述偏置电压片用于接收调控信号并把调控信号传输到所述可调控元件。6.根据权利要求5所述的电磁阵元，其特征在于，所述第一金属片为多边形金属片，所述寄生单元沿所述多边形金属片的边对应设置，以使寄生单元的至少一边与所述多边形金属片的至少一边形成条形耦合缝隙；或者，所述第一金属片为圆形金属片，所述寄生单元沿所述圆形金属片的圆周对应设置，以使所述寄生单元的边缘与所述多边形金属片的边缘形成环形耦合缝隙。7.根据权利要求5所述的电磁阵元，其特征在于，所述第一金属片和所述偏置电压片之间还设置有第二金属片，所述偏置电压片与所述第二金属片电性连接，所述第二金属片通过所述可调控元件与所述第一金属片电性连接；所述寄生单元沿所述第二金属片...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅随道，沈楠，吴建军，毛胤电，李名定，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：