一种光学透明的反射型可重构智能超表面制造技术

本发明专利技术公开了一种光学透明的反射型可重构智能超表面，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；本发明专利技术通过使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚碳酸酯(PC)作为介质基板，使得本发明专利技术的外观整体看上去是透明的；本发明专利技术使用透明FPC技术，将金属电路直接加工在PET上，并通过设计网格状的金属贴片来替代传统的完整的金属贴片来进一步提高本发明专利技术的透明度。高本发明专利技术的透明度。高本发明专利技术的透明度。

【技术实现步骤摘要】
一种光学透明的反射型可重构智能超表面


[0001]本专利技术属于反射型可重构智能超表面(RIS)
，尤其涉及一种光学透明的反射型可重构智能超表面。

技术介绍

[0002]反射型可重构智能超表面，由于其在控制传播环境方面的巨大潜力，从而有望应用于无线通信网络的性能并提高其性能，因此在无线领域得到了广泛的关注。首先，传统的反射型可重构智能超表面通常是不透明的，但是光学透明的RIS在很多场景中有很好的应用前景。例如可以在市中心建筑物内外的玻璃墙，会议室玻璃墙，飞机、舰船、火车、地铁等大型交通工具的舷窗等上安装这种光学透明的RIS。这些场景都有一个共同特点，那就是需要为大量的移动终端设备提供高质量通信服务，并且同时有光学透明的需求。而目前已有的一些光学透明的人工电磁超表面，大部分都是不可调的。基于一些透明工艺，如ITO、石墨烯、纳米银线等，实现的光学透明超表面通常会产生很大的电磁损耗，这与无线通信中的可重构智能超表面的需求相悖。现有的加工工艺并不成熟可靠，这使得加工金属通孔、可调器件的表面贴装、直流馈电电路设计等成为巨大的挑战。因此设计一个光学透明的反射型可重构智能超表面就成了一个难题。其次，考虑到反射型可重构智能超表面的角度依赖的特性，一种应对方案是对不同入射角和出射角下的RIS的响应进行建模，并在为实际应用场景设计的算法中加入角度因素。但是这种方法需要建立庞大的数据库，并且受限于可重构智能超表面的性能，普通设计的RIS在不同的角度下很难保证其功能。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种光学透明的反射型可重构智能超表面,以解决
技术介绍
中提到的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0005]一种光学透明的反射型可重构智能超表面，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。
[0006]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第一金属网格构成，在相邻基本单元间连接有窄金属线，窄金属线穿过第一金属网格垂直于电场方向，用来为变容二极管提供工作电压；
[0008]第二层为透明的第一PET介质基板，第一金属网格附着在第一PET介质基板上；
[0009]第三层为PC介质基板，起到结构的支撑作用；
[0010]第四层为第二金属网格，用来充当反射型可重构智能超表面的地板；
[0011]第五层为透明的第二PET介质基板，第二金属网格附着在第二PET介质基板上。
[0012]进一步的，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270
°
。
[0014]进一步的，不同的控制电压具体包括：0.5V，5V，10V，30V。
[0015]进一步的，第一金属网格与第一PET介质基板通过标准FPC工艺加工，第二金属网格与第二PET介质基板通过标准FPC工艺加工。
[0016]进一步的，变容二极管使用低温锡膏焊接在第一金属网格表面。
[0017]进一步的，第一PET介质基板和第二PET介质基板的材料是聚对苯二甲酸乙二酯。
[0018]本专利技术的一种光学透明的反射型可重构智能超表面具有以下优点：
[0019]1、本专利技术使用透明介质PET作为基底和网格化表面金属的形式，并加载了变容管，从而实现了反射式可重构智能超表面的透明化，平均透明度约49.3％，在一些需要透明展示的场合里有很大优势。
[0020]2、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2比特编码智能超表面的应用，也可以用于1比特编码的智能超表面。
[0021]3、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。
[0022]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
[0023]图1为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面的侧视图；
[0025]图3为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面的尺寸图；
[0026]图4为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面的透明度测试场景图；
[0027]图5为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面在2比特编码情况下的各个状态(4个)的幅度随频率的变化曲线图；
[0028]图6为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面在2比特编码情况下的各个状态(4个)的相位随频率的变化曲线图；
[0029]图7为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面在2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；
[0030]图8为本专利技术实施例1中提供的光学透明的反射型可重构智能超表面在2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；
[0031]图中标记说明：1、第一金属网格；2、变容二极管；3、第二金属网格；4、第一PET介质基板；5、PC介质基板；6、第二PET介质基板。
具体实施方式
[0032]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种光学透
明的反射型可重构智能超表面做进一步详细的描述。
[0033]实施例1
[0034]参见图1
‑
图7，本实施例提供一种光学透明的反射型可重构智能超表面，具体包括：n个基本单元周期排列，每列基本单元组成子阵，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。
[0035]在本实施例中，该基本单元从上到下依次包括：
[0036]第一层为由变容二极管2串接两片第一金属网格1构成，其中，所述的两片第一金属网格1的网格线宽0.1mm,网格线间距1mm，其中各有2根0.2mm宽的窄金属线穿过第一金属网格1，用来为变容二极管2提供偏置电压；
[0037]第二层为第一PET介质基板4(聚对苯二甲酸乙二酯)，厚度0.2mm，用来为第一金属网格1提供载体；
[0038]第三层为PC介质基板5，厚度2.5mm；
[0039]第四层为第二金属网格3，网格线宽0.1mm,网格线间距1mm。
[0040]第五层为第二PET介质基板6(聚对苯二甲酸乙二酯)，厚度0.2mm，用来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学透明的反射型可重构智能超表面，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；所述基本单元从上到下依次包括：第一层为由变容二极管(2)串接两个第一金属网格(1)构成，在相邻基本单元间连接有窄金属线，窄金属线穿过第一金属网格(1)垂直于电场方向，用来为变容二极管(2)提供工作电压；第二层为第一PET介质基板(4)，第一金属网格(1)附着在第一PET介质基板(4)上；第三层为PC介质基板(5)，起到结构的支撑作用；第四层为第二金属网格(3)，用来充当反射型可重构智能超表面的地板；第五层为第二PET介质基板(6)，第二金属网格(3)附着在第二PET介质基板(6)上。2.根据权利要求1所述的光学透明的反射型可重构智能超表面，其特征在于，所述变容二极管(2)在反向馈电0～30V电压变化时产生0.6～2.6pF的电...

【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：