[发明专利]一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器

权利要求书

1.一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器，其特征在于：所述模拟器由可编程超表面反射阵及其激励源、现场可编程门阵列组成的硬件控制系统和目标电磁环境模拟区组成，其中：

所述可编程超表面反射阵，为用单元组成的一平面阵列，由印刷电路板工艺制成的精密表面，将激励源发出的电磁波反射后，在要求距离上的目标电磁环境模拟区形成所需的单个或多个路径叠加的任意电磁场；

所述激励源，为单个点源或阵列天线，用于激励所述可编程超表面反射阵；

所述硬件控制系统，通过现场可编程门阵列FPGA电子设备对可编程超表面反射阵中各个单元，用于将目标电磁环境模拟区所需要的任意目标场进行信道建模、复振幅全息算法计算以及单元幅相配置后产生数字信号，通过可编程超表面反射阵制作出该任意目标场，并且使该任意目标场能够实时切换；

所述目标电磁环境模拟区，是真实电磁环境，包括所需要模拟的任意目标场幅度、相位及位置信息，是经过硬件控制系统和可编程超表面反射阵调整后模拟出的任意目标场。

2.根据权利要求1所述的一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器，其特征在于：所述平面阵列由相同结构尺寸的单元在x和y二维方向上以单元边长为周期排列组成的阵列，所述单元包括一侧矩形上层金属结构(1-1)、另一侧矩形上层金属结构(1-2)，一侧矩形上层金属结构(1-1)与另一侧矩形上层金属结构(1-2)尺寸相同，在x方向镜像对称；所述单元包括多边形上层金属结构(1-3)、第一PIN二极管(2-1)焊接于一侧矩形上层金属结构(1-1)与多边形上层金属结构(1-3)之间，第二PIN二极管(2-2)焊接于另一侧矩形上层金属结构(1-2)与多边形上层金属结构(1-3)之间；所述单元包括第一层介质(3)、中层金属地板(4)、第二层介质(5)和下层金属背板(6)；所述多边形上层金属结构(1-3)位于第一层介质(3)上表面；所述下层金属背板(6)位于第二层介质(5)下表面；所述中层金属地板(4)位于第一层介质(3)、第二层介质(5)的两层介质中间。

3.根据权利要求2所述的一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器，其特征在于：所述第一层介质(3)和第二层介质(5)为聚四氟乙烯、碳氢化合物或陶瓷中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器，其特征在于：所述单元具有00/01/10/11的四种工作状态，不同状态下反射相位差为90°，所述四种工作状态由下层金属背板(6)所连接的直流馈线正极对每个单元控制，负极与整个中层金属地板(4)连接，形成直流回路。

5.根据权利要求1所述的一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器，其特征在于：所述硬件控制系统，通过FPGA电子设备与直流馈线正负极相连对各个单元进行控制，用于将信道建模、复振幅全息算法计算以及单元幅相配置后产生的数字信号输入到单元中，并控制所述可编程超表面反射阵在目标电磁环境模拟区模拟所需要的任意目标场环境，实现任意目标场的模拟，同时能够随所需目标变化实时切换。

6.根据权利要求1所述的一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器，其特征在于：所述目标电磁环境模拟区是真实电磁环境，其幅度、相位及位置任意指定，是经过硬件控制系统和可编程超表面反射阵调整后模拟出的任意目标场，并且模拟的任意目标场是通信天线实际工作所处的电磁环境或电磁测试中所需要的测量环境，或是任意随机生成的电磁场。

7.根据权利要求1所述的一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器，其特征在于：所述目标电磁环境模拟区形成的任意目标场能应用于电磁测试中的场模拟仿真，包括通信天线电磁环境模拟以及测量领域中。