[发明专利]一种准N比特双极化相位独立可调的可重构超表面

说明书

本发明公开了一种准N比特双极化相位独立可调的可重构超表面，包括：多个双极化相位独立可调的可重构超表面单元；每个超表面单元包括微带贴片辐射层、与微带贴片辐射层相贴设置的耦合缝隙地板层、与耦合缝隙地板层相贴设置的微带线调相层及金属反射板；微带贴片辐射层包括第一介质板及与第一介质板相贴设置的第二介质板，第一介质板与第二介质板上均设置有金属贴片；耦合缝隙地板层上开设有一工作于TM极化的第一异形缝隙与一个工作于TE极化的第二异形缝隙；微带线调相层包括相互独立的TE极化调相微带线与TM极化调相微带线。根据本发明，可以实现斜入射范围内准N比特调相，具有双极化单波束扫描的功能。

技术领域

本发明涉及超表面的技术领域，特别涉及一种准N比特双极化相位独立可调的可重构超表面。

背景技术

随着无线通信技术的发展，移动设备数目进一步增加，高度密集的网络设备不仅使得组网复杂度大幅提高，也给运营商带来极大的硬件成本和能耗负担。为解决未来无线网络问题，研究一种创新、高效、能耗低、节约频谱资源和安全的通信方式势在必行。在现有的备选技术中，可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)技术，由于其具有低能耗、易部署、可灵活调控电磁波等特点脱颖而出，成为重点关注技术。

RIS是由超材料技术发展而来，是一种可实时编程调控电磁特性的人工表面结构。RIS由特殊设计的大量亚波长幅相可重构单元组成，通过调节加载在单元上的可调元件，如二极管、MEMS、变容二极管等有源器件，可以灵活的操控每个单元的反射性能，达到调控空间电磁波的目的。

RIS实现波束控制的原理与相控阵类似，通过对每个反射单元进行相位补偿实现波束扫描，而精确的相位补偿比较复杂，因此RIS采用相位量化的方式控制波束指向。常见的相位量化位数有1bit、2bit和3bit，相位量化位数越高，RIS对电磁波控制的精细程度越高，波束调控能力更强。1bit相位量化虽然实现方式简单，但在平面波垂直入射下会产生对称反射波束，造成3dB的损耗；2bit和3bit的相位量化不存在这一问题，但相位量化位数的增加也使得RIS单元设计复杂度增加，特别是直流偏置电路的复杂化，制约了RIS的设计和应用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种准N比特双极化相位独立可调的可重构超表面，可以实现斜入射范围内准N比特调相，具有双极化单波束扫描的功能。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种准N比特双极化相位独立可调的可重构超表面，包括：

多个双极化相位独立可调的可重构超表面单元；

每个超表面单元包括微带贴片辐射层、与微带贴片辐射层相贴设置的耦合缝隙地板层、与耦合缝隙地板层相贴设置的微带线调相层及金属反射板；

微带贴片辐射层包括第一介质板及与第一介质板相贴设置的第二介质板，第一介质板与第二介质板上均设置有金属贴片；

耦合缝隙地板层上开设有一工作于TM极化的第一异形缝隙与一个工作于TE极化的第二异形缝隙；

微带线调相层包括相互独立的TE极化调相微带线与TM极化调相微带线。

优选的，TE极化调相微带线与TM极化调相微带线的一端均为开路或短路，另一端均通过金属过孔与耦合缝隙地板层相连，TE极化调相微带线与TM极化调相微带线上均集成了多个二极管，所述二极管用于提供1bit相位控制。

优选的，金属贴片为方形结构，且第一介质板上的金属贴片边长大于第二介质板上的金属贴片边长。

优选的，TE极化调相微带线与TM极化调相微带线上集成了多个PIN二极管，所述PIN二极管切换导通与截止状态时可使得可重构超表面单元具有180°左右反射相位差。