技术介绍 - FFei

　　超材料/超结构指自然界中不存在、人工设计的材料与结构，具有负折射率等天然材料所不具备的物理性质。智能超表面在二维超材料基础上，设计含有PIN二极管、变容二极管、MEMS等可调材料的单元结构，在不同的电压下对电磁波辐射响应不同，具有多种单元状态，通过硬件编程电路实现对单元电压配置，进而实现动态调控电磁波的目的。

　　智能超表面有助于未来无线网络的覆盖增强和容量提升，一方面，智能超表面直接部署在无线传输环境中，丰富信道散射条件，增强无线通信系统的复用增益，另一方面，智能超表面可以与射频电路共同组成超表面天线，通过调控超表面对信号的相位影响，实现波束赋形。所设计具有反射、透射和全息性质的超表面，具有以下三种典型产品应用。

1. 基于透射型超表面的基站天线：基站天线由超表面和馈源组成，超表面负责信号调制，馈源负责信号的产生，由馈源发出的电磁波入射超表面时，根据等效电路原理，超表面上的金属结构在电场作用下形成等效电感与电容，改变二极管的偏置电压，其等效电感和电容也会相应改变，从而改变超表面的等效导纳，实现对电磁波不同的相位响应。因此，可以通过配置超表面单元状态，对透射电磁波相位进行调控，实现波束成形，增强用户接收信号强度，提高通信速率。

2. 基于全向超表面的中继天线：全向超表面可以同时反射和透射信号，并且施加可调的相移。类似于传统中继，将全向超表面部署于基站和用户之间。通过调控超表面的状态从而改变无线传播环境，从而增强信号和抑制干扰，提高系统性能。不同于现有的只能覆盖一侧用户的反射型超表面中继天线，全向超表面中继天线由于其全向辐射特性，所以可以覆盖到两侧的用户。

3. 基于全息超表面的卫星天线：全息超表面是一种基于PCB技术，由大量超材料辐射元件组成的超薄、轻量化超表面天线，是光学全息成像原理扩展至微波通信频段的典型应用。可重构全息超表面不同于传统天线，它利用全息干涉原理，通过控制超材料的电磁响应在超表面形成全息图样，具体而言，每个超材料辐射单元都可以控制馈源发出的电磁波的辐射幅度，从而根据全息图样产生所需的目标波束。因此，可重构全息超表面不需要依赖笨重的机械装置和复杂的移相器即可实现波束成形，具有灵活部署、能效高、易于安装于卫星-地面终端站等显著优势。