本发明专利技术公开了一种语音识别控制的智能电磁超表面，包括：数字可编程超表面和语音控制系统，语音控制系统其包括：语音识别模块、电脑和数模转换电路；其中，语音识别模块获取到识别语音指令，并对该识别语音指令进行处理形成对应的串口数据，然后再将该串口数据发送至电脑，电脑接受并转换该串口数据，转换成数模转换电路能够处理的格式后，再发送至数模转换电路，数模转换电路产生对应的电压序列来控制数字可编程超表面；本发明专利技术利用语音信号实时调控数字可编程超表面的功能，可有效实现宽波束、RCS缩减、涡旋波和波束分裂等功能，同时实现了非接触式的智能调控，将在声学和电磁融合通信方面具有广泛的应用前景。方面具有广泛的应用前景。方面具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种语音识别控制的智能电磁超表面
[0001]本专利技术涉及智能电磁超表面
，特别是涉及一种语音识别控制的智能电磁超表面。
技术介绍
[0002]近十年来，超表面因其强大的控制电磁波的能力而受到广泛关注。超表面是一种由周期或非周期亚波长单元组成的二维人工结构。与传统的超材料相比，超表面具有超薄、低损耗、易集成等优点。然而，对于无源超表面，一旦加工完成，其功能是不可改变的，人们逐渐意识到无源超表面在实际应用中的局限性，即工作带宽有限、实现功能固定等。最近，关于有源超表面的研究日益增加，有源超表面可以实现对电磁波频率、幅度、相位、极化等参数的动态调控，为超表面的设计提供了新的自由度。其中可调超表面能够拓展带宽，实现相似功能的微调；可重构超表面能够实现几种完全不同功能的切换。
[0003]为了实现更多种不同功能的实时调控与切换，崔铁军教授等人于2014年将数字编码表征和现场可编程逻辑门阵列引入到有源超表面设计中，提出了数字编码和可编程超表面，该方法从数字角度表示超表面，在超表面与信息科学之间建立了联系。通过对“0”和“1”的编码序列进行设计，具有独立可调单元的可编程超表面能够实现更先进、更实用的功能器件。最近，人们尝试通过利用电、光、温度和机械方法来控制数字和可编程超表面。信息技术的快速发展促进了多学科的融合，已有相关文献将视觉和运动与超表面的控制相结合。实际上，听觉也有传递信息的能力。
[0004]综上所述，若是能够将语音信号与超表面进行结合，将极大的扩展目前超表面的
以及应用前景。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种语音识别控制的智能电磁超表面，用以实现通过将语音识别模块集成到可编程超表面，可以将语音信号和电磁信号连接在一起。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种语音识别控制的智能电磁超表面，所述智能电磁超表面包括：
[0008]数字可编程超表面(1)，其由m
×
n个超级子单元(11)排布组成，所述每一个超级子单元(11)均包括：p
×
q个有源单元(111)、正电压偏置线(112)、负电压偏置线(113)、正极金属通孔(114)和负极金属通孔(115)，其中，同一个超级子单元中的所有有源单元共享同一个反向偏置电压，并且具有相同的反射系数；
[0009]语音控制系统(2)，其包括：语音识别模块(21)、电脑(22)和数模转换电路(23)；
[0010]其中，所述语音识别模块(21)获取到识别语音指令，并对该识别语音指令进行处理形成对应的串口数据，然后再将该串口数据发送至电脑(22)，所述电脑(22)接受并转换该串口数据，转换成所述数模转换电路(23)能够处理的格式后，再发送至所述数模转换电路(23)，数模转换电路(23)产生对应的电压序列来控制数字可编程超表面(1)。
[0011]进一步的，所述有源单元(111)包括：
[0012]金属地(1111)；
[0013]介质基板(1112)，其设置在所述金属地(1111)的上表面；
[0014]第一金属贴片(1113)和第二金属贴片(1114)，其设置在所述介质基板(1112)的上表面，在所述第一金属贴片(1113)的一侧具有一凹陷部，并且该侧的两翼均具有一个突出部，在所述第二金属贴片(1114)一侧的中间，具有一突出部，并且该第二金属贴片(1114)突出部嵌入到所述第一金属贴片(1113)的凹陷部中，其中，在所述第二金属贴片(1114)的突出部顶面和所述第一金属贴片(1113)的凹陷部底面之间还具有一缝隙；
[0015]变容二极管(1115)，其设置在所述缝隙之上，并且其一端设置在所述第一金属贴片(1113)的上表面，其另外一端设置在所述第二金属贴片(1114)的上表面；
[0016]其中，所述第一金属贴片(1113)远离所述第二金属贴片(1114)的一侧，其两翼上均设置有第一直流偏压线(1113)，所述第二金属贴片(1114)远离所述第一金属贴片(1113)一侧的两翼上均设置有第二直流偏压线(1115)。
[0017]进一步的，所述有源单元(111)的周期为L＝12mm，介质基板(1112)的高度为H＝3mm，金属地(1111)的厚度为0.018mm，并且变容二极管(1115)，其电容值的可调范围为0.14～1.1pF，对应的反向偏置电压为10～0V。
[0018]进一步的，所述超级子单元(11)的正电压偏置线(112)与每个有源单元(111)的第一直流偏压线(1116)相连，再通过正极金属通孔(114)与数模转换电路(23)的正极相连；
[0019]超级子单元(11)的负电压偏置线(113)与每个有源单元(111)的第二直流偏压线(1117)相连，再通过负极金属通孔(115)与数模转换电路(23)的负极相连；
[0020]每个超级子单元(11)的正负极电压由数模转换电路(23)独立控制。
[0021]进一步的，所述介质基板(1112)材料为F4B，其介电常数2.65，损耗角正切0.001。
[0022]进一步的，所述变容二极管(1115)的电容值通过改变其两端的反向偏置电压进行实时调控；随着电容值的变化，有源单元(111)具有不同的反射系数；
[0023]反射相位差为90
°
，180
°
，270
°
的四种超级子单元(11)用编码“00”、“01”、“10”和“11”四种编码状态进行表示。
[0024]进一步的，其特征在于，所述数字可编程超表面(1)根据不同的语音指令产生不同的反射波束，每种语音指令对应一种功能，每种功能对应所述数字可编程超表面(1)的一种编码序列，每种编码序列又对应了一种电压序列；
[0025]其中，所述电脑(22)中预先储存了不同功能所需的电压序列，所述电脑(22)根据串口数据选择电压序列，并操控数模转换电路(23)来控制数字可编程超表面(1)。
[0026]进一步的，所述功能包括：宽波束、RCS缩减、涡旋波和两波束。
[0027]进一步的，所述编码序列通过遗传算法优化得出。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]1、传统的可调超表面只能实现相似功能之间的微调，可重构超表面可以实现几种完全不同的功能，但功能个数有限。本专利技术提出的语音识别控制的智能电磁超表面，每个超级子单元的反射相位可以独立控制，能够实现成千上万种不同功能的实时切换，实现了对超表面的可编程控制；
[0030]2、现有调控超表面的方式包括电控、光控、温度控、机械控等，这些调控方式需要
大量导线、外部电源和复杂的控制电路，存在操作复杂、体积大、成本高、无法自动调节等问题。本专利技术提出的语音识别控制的智能电磁超表面，成本低、结构简单，可以通过语音指令实时控制超表面，自动根据环境声音切换功能，无需手动操作，实现了自适应地智能调控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种语音识别控制的智能电磁超表面，其特征在于，所述智能电磁超表面包括：数字可编程超表面(1)，其由m
×
n个超级子单元(11)排布组成，所述每一个超级子单元(11)均包括：p
×
q个有源单元(111)、正电压偏置线(112)、负电压偏置线(113)、正极金属通孔(114)和负极金属通孔(115)，其中，同一个超级子单元中的所有有源单元共享同一个反向偏置电压，并且具有相同的反射系数；语音控制系统(2)，其包括：语音识别模块(21)、电脑(22)和数模转换电路(23)；其中，所述语音识别模块(21)获取到识别语音指令，并对该识别语音指令进行处理形成对应的串口数据，然后再将该串口数据发送至电脑(22)，所述电脑(22)接受并转换该串口数据，转换成所述数模转换电路(23)能够处理的格式后，再发送至所述数模转换电路(23)，数模转换电路(23)产生对应的电压序列来控制数字可编程超表面(1)。2.根据权利要求1所述的一种语音识别控制的智能电磁超表面，其特征在于，所述有源单元(111)包括：金属地(1111)；介质基板(1112)，其设置在所述金属地(1111)的上表面；第一金属贴片(1113)和第二金属贴片(1114)，其设置在所述介质基板(1112)的上表面，在所述第一金属贴片(1113)的一侧具有一凹陷部，并且该侧的两翼均具有一个突出部，在所述第二金属贴片(1114)一侧的中间，具有一突出部，并且该第二金属贴片(1114)突出部嵌入到所述第一金属贴片(1113)的凹陷部中，其中，在所述第二金属贴片(1114)的突出部顶面和所述第一金属贴片(1113)的凹陷部底面之间还具有一缝隙；变容二极管(1115)，其设置在所述缝隙之上，并且其一端设置在所述第一金属贴片(1113)的上表面，其另外一端设置在所述第二金属贴片(1114)的上表面；其中，所述第一金属贴片(1113)远离所述第二金属贴片(1114)的一侧，其两翼上均设置有第一直流偏压线(1116)，所述第二金属贴片(1114)远离所述第一金属贴片(1113)一侧的两翼上均设置有第二直流偏压线(1117)。3.根据权利要求2所述的一种语音识别控制的智能电磁超表面，其特征在于，所述有源单元(111)的周期...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋卫祥，柏林，刘元可，崔铁军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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