一种基于非规则子阵的超表面阵列结构制造技术

本申请提供了一种超表面阵列，该超表面阵列由若干个不同形状的超表面子阵组成；所述超表面子阵经过90

【技术实现步骤摘要】
一种基于非规则子阵的超表面阵列结构


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于非规则子阵的超表面阵列结构。

技术介绍

[0002]智能反射面可用于弱覆盖区域补盲，与中继类似，作为基站与终端用户的中间节点使用。但是，智能反射面一般由无源器件构成，不包含射频链路，无法对接收信号进行放大转发。若想显著提升无线通信链路的性能，需要增加单个智能反射面的单元数，提高阵列增益，阵列规模可能要达到千元级水平。
[0003]但是受限于系统成本、工程实现难度、器件水平等因素，对超大规模智能反射面的每一个单元进行独立控制是不现实的。采用子阵技术，可以在保证阵列性能的同时，最大限度的降低系统成本和工程实现难度，是一种折衷、有效的实现方案。阵列规模的大型化促成了子阵技术的发展与应用。简单的子阵划分方案(如棋盘格等规则邻接)，会引起阵列增益降低、出现栅瓣等问题，严重影响散射方向图的性能，迫切需要开展最优子阵划分及处理的研究。
[0004]CN 115133291 A公开了一种非规则天线子阵，整个阵面的中心部分是由2*2的规则天线子阵构成，即天线单元2*2等路径(等相位)合成后与一路射频通道相连；周边部分是由3*3的非规则天线子阵构成，即3*3的天线单元构成的子阵中，选择其中4个天线单元(共122种)等路径(等相位)合成后与一路射频通道相连，子阵中未被选择的其他5个单元不会再与其他射频通道相连。但是该方案中，该方案的非规则子阵结构中，会有部分单元没有参与辐射，导致阵列辐射方向图存在增益损失。

技术实现思路

[0005]本申请提供了非规则子阵的超表面阵列结构，所有单元都会参与对入射波的调制，散射方向图不存在增益损失，不存在空缺位置，不存在无效反射单元。
[0006]为实现上述技术目的，本申请采用的技术方案是：
[0007]本申请提供了一种超表面阵列，由若干个不同形状的超表面子阵组成；
[0008]所述超表面子阵由n个超表面单元组成，所述n为大于2的整数，所述超表面单元根据排列方式不同，可组成不同形状的超表面子阵，
[0009]所述超表面子阵经过90
°
，或180
°
，或270
°
的旋转，或镜像翻转后无法与原超表面子阵重合；
[0010]所述超表面单元上设置有X极化调控单元和Y极化调控单元，可实现双极化独立调控，所述X极化调控单元由X极化电压偏置线控制，所述Y极化调控单元由Y极化电压偏置线控制；
[0011]在所述的一个超表面子阵中，n个超表面单元中的X极化电压偏置线相连后共用第一电性出口，所述第一电性出口可控制超表面子阵中所有X极化调控单元的电压；
[0012]在所述的一个超表面子阵中，n个超表面单元中的Y极化电压偏置线相连共用第二电性出口，所述第二电性出口可控制超表面子阵中所有Y极化调控单元的电压。
[0013]作为一种优选方式，所述X极化调控单元、Y极化调控单元为PIN管或变容二极管中的一种，所述X极化调控单元和Y极化调控单元类型一致。
[0014]作为一种优选方式，所述超表面阵列由两种不同形状的超表面子阵组成。
[0015]优选的，所述超表面阵列由T形子阵和L形子阵组成。
[0016]所述T形子阵和所述L形子阵为4元子阵，由4个超表面单元组成T形或L形。
[0017]作为一种优选方式，所述超表面由若干个不同形状的超表面子阵组成，所述超表面子阵包括四元子阵、五元子阵、六元子阵、七元子阵、八元子阵中的一种或多种。
[0018]作为一种优选方式，所述超表面单元还包括沿着入射电磁波方向由上至下设置的，金属图案层、第一介质基板、金属地、第二介质基板、Y极化电压偏置线层、第三介质基板、X极化电压偏置线层；
[0019]所述金属图案层包括贴片，所述X极化调控单元和Y极化调控单元设置于贴片上；
[0020]所述第一介质基板上设置有贯穿的第一金属化通孔，所述贴片和所述金属地通过第一金属化通孔等电位连接；
[0021]所述X极化电压偏置线集成在X极化电压偏置线层上；
[0022]所述Y极化电压偏置线集成在Y极化电压偏置线层上。
[0023]优选的，所述金属图案层上还设置有第一焊盘和第二焊盘；所述X极化调控单元固定在贴片和第一焊盘中间；所述Y极化调控单元固定在贴片和第二焊盘中间。焊盘的引入可以对X极化调控单元、Y极化调控单元进行更好的调控。
[0024]优选的，第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板上设置有贯通的第二金属化通孔，所述第二焊盘通过第二金属化通孔和X极化电压偏置线层等电位相连；
[0025]优选的，第一介质基板、第二介质基板上设置有贯通的第三金属化通孔，所述第一焊盘通过第三金属化通孔和Y极化电压偏置线层等电位相连。
[0026]作为一种优选方式，所述贴片包括圆形、方形、六边形、八边形中的一种或多种。
[0027]本申请的优点：
[0028]本技术方案针对超大规模反射面阵列，采用非规则子阵划分，和传统的无子阵结构相比，在散射方向图增益、旁瓣等性能指标略微下降的情况下，大大减少了偏置线的数量，即减少了智能反射面的控制接口数量；和规则子阵划分相比，由于打破子阵相位中心的周期性，能够明显抑制栅瓣电平，本技术方案可有效降低系统成本、功耗以及工程实现难度。
附图说明
[0029]图1为本申请中一个实施例中提供的T形非规则子阵的X极化电压偏置线的连接示意图；
[0030]图2为本申请中一个实施例中提供的T形非规则子阵的Y极化电压偏置线的连接示意图；
[0031]图3为本申请中一个实施例中提供的L形非规则子阵的X极化电压偏置线的连接示意图；
[0032]图4为本申请中一个实施例中提供的L形非规则子阵的Y极化电压偏置线的连接示意图；
[0033]图5为本申请中一个实施例中提供的16*16超表面阵列的正面结构示意图；
[0034]图6为本申请中一个实施例中提供的16*16超表面阵列的X极化电压偏置线层结构示意图；
[0035]图7为本申请中一个实施例中提供的16*16超表面阵列的Y极化电压偏置线层结构示意图；
[0036]图8为本申请的一个实施例中提供的超表面单元的结构示意图；
[0037]图9为本申请的一个实施例中提供的超表面单元的结构示意图；
[0038]图10为本申请的一个实施例中提供的超表面单元的结构示意图；
[0039]图11为本申请的一个对比例中提供的16*16超表面阵列的X极化电压偏置线层结构示意图；
[0040]图12为本申请的一个对比例中提供的16*16超表面阵列的X极化电压偏置线层结构示意图；
[0041]图13为本申请的一个实施例中提供的变容二极管加载不同电压下的反射相位；
[0042]图14为本申请的一个实施例中入射波垂直照射到超表面阵列后的散射方向图。
[0043]图中：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超表面阵列，其特征在于，由若干个不同形状的超表面子阵组成；所述超表面子阵由n个超表面单元组成，所述n为大于2的整数，所述超表面单元根据排列方式不同，可组成不同形状的超表面子阵，所述超表面子阵经过90
°
，或180
°
，或270
°
的旋转，或镜像翻转后无法与原超表面子阵重合；所述超表面单元上设置有X极化调控单元和Y极化调控单元，可实现双极化独立调控，所述X极化调控单元由X极化电压偏置线控制，所述Y极化调控单元由Y极化电压偏置线控制；在所述的一个超表面子阵中，n个超表面单元中的X极化电压偏置线相连后共用第一电性出口，所述第一电性出口可控制超表面子阵中所有X极化调控单元的电压；在所述的一个超表面子阵中，n个超表面单元中的Y极化电压偏置线相连共用第二电性出口，所述第二电性出口可控制超表面子阵中所有Y极化调控单元的电压。2.根据权利要求1所述的超表面阵列，其特征在于：所述X极化调控单元和Y极化调控单元的类型一致，为PIN管或变容二极管中的一种。3.根据权利要求1所述的超表面阵列，其特征在于：所述超表面阵列由两种不同形状的超表面子阵组成。4.根据权利要求3所述的超表面阵列，其特征在于：所述超表面阵列由T形子阵和L形子阵组成，所述T形子阵和所述L形子阵为4元子阵，由4个超表面单元组成T形或L形。5.根据权利要求1所述的超表面阵列，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗先刚，王彦勋，马晓亮，张林，陈瑨，
申请(专利权)人：天府兴隆湖实验室，
类型：发明
国别省市：