[发明专利]一种用于实现高低频一体化测试环境的频选吸波超表面

说明书

本发明公开了一种用于实现低频混响室、高频准暗室一体化测试环境的频选吸波超表面，包括吸波超表面本体，所述吸波超表面本体由超表面单元紧密周期排列组成，超表面单元包括吸波结构A和透射结构B；在低频带，透射结构B和吸波结构A均处于透射状态，且透射结构B属于谐振状态；在高频带，吸波结构A处于谐振状态，并通过电阻消耗能量，而透射结构B处于反射状态，作为金属板加强整个结构的吸波能力。本发明所设计的频选吸波超表面具有占用空间小，制造成本低，容易加工等特点。

技术领域

本发明属于电波混响室技术领域，具体涉及一种用于实现低频混响室、高频准暗室一体化测试环境的频选吸波超表面。

背景技术

在3GPP协议中，5G的总体频谱资源可以分为两个频段FR，其中FR1为450MHz—6GHz，也就是我们说的亚6GHz通信频段。FR1的优点是频率低，绕射能力强，覆盖效果好，是当前的5G主用频段。FR2为24.25GHz—52.60GHz，也就是我们说的毫米波通信频段，为5G的扩展频带。FR2具有超大带宽，频谱干净，干扰较小的优点，作为5G的后续扩展频带。由于无线链路的传播特性在高频频段与低频频段的无线链路传播特性不同，在低频频段有明显的多径效应，在高频段信道变得稀疏。因此，新一代终端设备在低频一般采用准全向天线单元构成MIMO天线，而在高频则采用强方向性的相控阵天线。这将对新一代终端测试提出新的挑战。

由于亚6GHz和毫米波通信的互补性，新一代移动终端将同时支持亚6GHz和毫米波通信。相比于亚6GHz传播信道，毫米波信道有较高的传输损耗。因此，下一代移动终端在毫米波频段将采用相控阵天线，在不显著增加硬件成本的前提下克服毫米波信道的高传输损耗。因此，与亚6GHz空口测试不同，有源方向性指标测试成为毫米波空口测试必须支持的功能。现有的空口测试方案一般都是在两种测试环境中分别完成亚6GHz和毫米波空口测试的。节约测试场地和控制测试系统成本对下一代终端的大规模生产测试尤为重要。

为了在同一测试环境进行亚6GHz频段与毫米波频段的空口测试，需要将频选吸波超表面技术应用于混响室。相比于透射型频选超表面，反射型频选超表面和吸波频选超表面更容易实现超宽带设计。实现低频反射、高频吸波的一种方法是利用波导阵列形成高通滤波器，并通过在波导阵列后面加吸波材料，从而实现低频反射高频吸波的效果。虽然该方法设计思想简单，亦可实现较好的频选吸波的效果。但是经市场调研发现，无论是直接机械加工，还是铸模加工，该波导阵列的加工成本都相当高昂；另一方面，波导阵列较为笨重，不易安装，这些都限制了该方案的实际应用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于实现高低频一体化测试环境的频选吸波超表面，利用该种频选吸波超表面实现低频混响室、高频准暗室一体化测试环境，对待测设备进行空口测试时，该方法能够有效模拟实际环境，在两种测试环境中分别完成亚6GHz和毫米波空口测试。所设计的频选吸波超表面具有占用空间小，制造成本低，容易加工等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于实现高低频一体化测试环境的频选吸波超表面，包括吸波超表面本体，所述吸波超表面本体由超表面单元紧密周期排列组成，超表面单元包括吸波结构A和透射结构B；

在低频带，透射结构B和吸波结构A均处于透射状态，且透射结构B属于谐振状态；

在高频带，吸波结构A处于谐振状态，并通过电阻消耗能量，而透射结构B处于反射状态，作为金属板加强整个结构的吸波能力。

所述吸波超表面本体由18×18个超表面单元紧密周期排列，尺寸为500mm×500mm×5.5mm，超表面单元的吸波结构A中加载集总电阻Ra。

所述超表面单元的顶层为吸波结构A，底层为透射结构B，所述吸波结构A与透射结构B之间设置支撑结构，所述吸波结构A是由金属层和一层薄的介质基板构成，所述透射结构B分为三层，其中第一层和第三层结构相同，为金属贴片，第二层为金属板。