文献基本信息

  • 题目：A Wideband Amplifying and Filtering Reconfigurable Intelligent Surface for Wireless Relay
    • 宽带放大与滤波可重构智能超表面用于无线转发
  • 东南大学 崔组
    • 合作：香港城市大学，苏州实验室，广州大学，杭电
  • 发表于《Engineering》

论文重点

  • 将滤波集成到超表面中，形成“滤波-放大-调相”一体的超表面。
  • 反射式工作，接收与反射使用正交的两种线极化避免互相干扰。
  • 滤波与放大使用集成器件，调相使用PIN管与微带线移相器。

架构

整体

整体架构

如图所示，最上层为微带patch天线，宽带接收/发射；第二层为开槽面，整层铺铜上挖掉两个沙漏型的槽，通过这两个槽将能量在二层与三层间传输；第三层为微带电路，执行核心的滤波-放大-调相功能；底层为参考地平面。

单元

单元架构

滤波与放大均使用集成器件。

移相器：左侧为一个0°/180°开关移相器，使用时一个PIN管导通另一个PIN管截止，由于两条路径是镜像对称的，输出的微波会有180°相位差；右侧为一个0°/90°移相器，通过开关长短不同的两种路径实现。两者联合调控，实现2-bit移相。

性能

仿真

相位

相位仿真图

可以看到在2.8GHz到3.2GHz内，四个状态均匀分布，相差90°，效果很理想。

方向图仿真图

通过调控阵列上的相位差，实现正负30°内的方向角。

幅度

幅度放大仿真图

滤波

波段选择性

实测

实验实测相位

注：此处以S0状态的相位为0°做了同步处理。

实验实测幅度

实验实测幅度调谐

在0°/10°/20°/30°四种角度下实测了幅度调谐范围约为30dB，有放大的范围大约在20-25dB。

协议实验

文中给出了基于4PSK的图像传输实验，包括不同条件下的眼图，频谱图，图像传输效果图。