论文笔记（一）：幅相编程超表面

概览

工作来自东南大学崔铁军院士组。可从此处查看文章。

基本结构：三层PCB

• 顶层微带天线用于接收电磁波信号；
• 中层贴片集成VGA做幅度控制；
• 底层贴片集成PIN二极管做相位控制。
• 顶层与中层之间为空气间隙，通过近场耦合传输能量；中层与底层通过 Rogers 4350F 键合膜与 F4B 基板连接，通过一个过孔传递信号（可在后面的实现细节图中看到）。

PIN管使用两条对称路径，好处是0-1两种状态不会有幅度上的差别，从而实现了幅度控制与相位控制的解耦，控制相位不会影响幅度。

工作频率为4.9GHz，幅度调谐范围大约-25 到 +5.5 dB，相位控制为1bit（4.8到5GHz范围）。

通过 FPGA 给每个单元施加周期性的时间编码序列，在 +1 阶谐波上实现 3-bit 相位控制。。原理：使用周期信号而非直流控制相位，则会在原本的载波以外额外产生谐波，也就是相位调制/调相；将调相的调制信号做延时，对应额外谐波会产生相移，这就达成了谐波相位控制。

可以根据相控阵的原理进行波束的方向控制。文中给出了三种示例：

• 为不同的列使用不同的Code¹达到不同相位，即可实现波束在横向方向上的改变；（同样为不同的行使用不同的Code达到不同相位，即可实现波束在纵向方向上的改变，二者同时作用即可控制波束的方位角向任意方向旋转）
• 划分为三个不同的区域，每个区域使用不同的调制频率，从而实现在多个不同谐波频率下的不同波束指向；
• 调整控制电压（直流），仅产生幅度变化，波束方向不变，验证了幅度和方向的解耦。

实现细节

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1. Code指的是3bit谐波相位控制的调制信号，通过不同种类的Code实现了0°，45°，90°……315°的谐波相位控制。↩︎