[发明专利]基于连续调相智能超表面的超表面单元、通信装置及系统

说明书

本申请提供了一种基于连续调相智能超表面的超表面单元、通信装置及系统，旨在使超表面单元上的反射电磁波的相位连续可调，且相位精度可调，进而使得所述通信装置上的反射电磁波目标指向连续可调，指向精度可调。所述装置包括：连续调相智能超表面，由多个超表面单元在电路板上规则阵列排布组成，所述超表面单元包括接地层、介质层、第一patch层和第二patch层、变容二极管以及焊盘；连续调相智能超表面，用于根据目标反射电磁波的目标指向，指向误差范围和波束宽度，通过调节各个超表面单元的偏置电压，获得在连续调相智能超表面反射的目标反射电磁波。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于连续调相智能超表面的超表面单元、通信装置及系统。

背景技术

随着通信技术的高速发展，在通信过程中波束赋形(Beamforming)尤为重要，所谓的波束赋形是指通过调整相位阵列的基本单元的状态，使得某些角度的信号获得相长干涉，而另一些角度的信号获得相消干涉，以此来达到对波束相位的调整。相位调整的精度直接决定了波束传播方向的指向精度。

然而，传统的调整相位阵列的基本单元的状态是通过控制基本单元中二极管电压的通断来调整基本单元的状态，一个基本单元只存在两种状态，通状态和断状态，这使得基本单元的状态数有限且确定。基本单元数量过少将使得状态数过少，相位调节的精度不足，影响通信效果，而过度增加大量基本单元以此达到增加状态数的目的，又具有较大的设计难度，同时随着设计结构的复杂，基本单元的抗干扰能力将会减弱。同时，基本单元属于硬件组成，当设计的阵列的基本单元数确定后，该确定的多个阵列的基本单元的状态数也随之确定，该确定多个阵列的基本单元所能调节的相位精度也随之确定，对于波束相位调整精度要求不高的任务来说，控制波束的相位达到该确定的相位精度将造成控制成本的浪费，同时会引起一些不必要的时间延迟，而对于波束相位调整精度要求较高的任务，该确定的相位精度又可能无法满足要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于连续调相智能超表面的超表面单元、通信装置及系统，旨在使超平面单元上的反射电磁波的相位连续可调，同时反射电磁波的相位精度可调，进而使得连续调相智能超表面的反射电磁波目标指向连续可调，指向精度可调。

本申请实施例第一方面提供了一种基于连续调相智能超表面的超表面单元，

所述超表面单元包括：

接地层、介质层、patch层、变容二极管以及焊盘；其中，所述patch层包括第一patch层和第二patch层；

所述第一patch层和所述第二patch层通过所述变容二极管相连；

所述第一patch层通过杆件穿过所述介质层与所述接地层连接，所述第二patch层通过杆件穿过所述介质层，并穿过所述焊盘；

所述接地层连接接地导线，所述第二patch层的杆件在所述焊盘处连接接电导线，所述接地导线与所述接电导线分别接通电源的两极。

可选地，在所述电源的偏置电压为目标偏置电压时，所述超表面单元上的副反射电磁波的相位为目标相位，所述副反射电磁波为超平面上反射的反射电磁波；

其中，所述电源的偏置电压可连续变化，使得所述变容二极管的等效电容值连续变化，并使得在所述超表面单元上反射的副反射电磁波的反射系数连续变化，最终使得所述副反射电磁波的相位连续可调。

可选地，预设偏置电压的调节间隔，根据预设的偏置电压调节间隔，对所述超表面单元上反射的副反射电磁波的相位进行调节。

可选地，所述超表面单元上的副反射电磁波，由所述patch层反射的第一副反射电磁波和所述接地层反射的第二副反射电磁波叠加组成。

可选地，所述超表面单元的介质层表面形状为正方形，所述正方形长度低于所述超表面单元允许工作波长的半波长。