【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高頻天線技術，尤其一種智能反射天線陣列系統及其波束成形方法。
技術介紹
1、繼第五代移動通信(5g)商用部署后，第六代移動通信(6g)處于發展熱潮以賦能未來智能數字化社會。6g在5g基礎上，從對人通信服務進一步拓展到支撐智能高效互聯。由于低頻段資源限制，需要往更高頻段進行挖掘，但高頻段傳播衰落更快，所需能量供給更高。故新一代移動通信系統中復雜硬件結構、高功率消耗、密集網絡分布等問題是當前技術需解決的當務之急。其中，智能反射面以其低成本、低能耗、可編程、易部署等特點，為通信系統升級提供了良好的輔助，是支撐6g不可或缺的核心技術。
2、一般意義上的智能反射面(reconfigurable?intelligent?surface，ris)輔助通信系統由若干可控可重構反射單元組成，每個可重構反射單元均可單獨設置調節相位，由系統的核心電控模塊控制，通過不同反射相位組成實現對入射波的波束成形。通過調整反射波，以低復雜度低能耗實現盲區信號覆蓋增強、物理層面干擾無線監聽者、邊緣用戶抵抗雙基站的雙信號干擾、支持物聯網中的攜能通信等等，進而輔助現有系統提升通信質量水平。
3、在智能反射面輔助通信系統，其核心部件是反射陣列，借由陣列設計以實現高效精細的波束成形控制。目前各實驗室集中研究多比特相控，使用參數可調元器件以達到多相位甚至連續相位，提升波束成形精確度，但是此方法需要對可調元器件有精確的電壓流，導致反射陣列低頻偏置供電電路復雜而脆弱；同時目前現存智能反射面輔助通信系統均為堆疊高反射效率高帶寬，采用多層昂貴超
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供一種智能反射天線陣列系統及波束成形方法，以解決上述現有技術存在的問題。
2、本專利技術中所述一種智能反射天線陣列系統，包括：外部環境藍牙導入模塊、核心電控模塊和反射陣列；所述外部環境藍牙導入模塊與核心電控模塊通信連接，所述核心電控模塊與反射陣列電性連接；所述反射陣列由多個陣列布置的子陣構成，每一子陣內并排設置若干可重構反射單元。
3、外部環境藍牙導入模塊接收智能反射面所在通信系統的周圍外部環境信息，監測通信系統中各通信設備之間的通信信道信息，將其中的有效信息通過無線藍牙傳遞至核心電控模塊，進而與當前通信系統的其余通信設備進行交互。
4、核心電控模塊包括三十二個電磁控制輸出線束，每個電磁控制輸出線束由六根細銅線組成，整體分為上輸出線束和下輸出線束，輸出線束通過細銅線與反射陣列陣列相連實現電氣控制連接。
5、每一所述可重構反射單元包括一矩形的主諧振貼片、一次級諧振貼片以及兩高頻扼流扇形；
6、所述次級諧振貼片設置在主諧振貼片的一側，通過高頻pin二極管電性連接；在同一子陣內的各次級諧振貼片共線連接于一邊緣靜態偏置地控制線貼片；各次級諧振貼片分別在對應的靜態偏置控制線是設置一所述高頻扼流扇形；在同一子陣內的各主諧振貼片分別獨立連接于一邊緣靜態偏置正極控制線貼片，且連接線獨立設置另一所述高頻扼流扇形。
7、反射陣列由一百六十個單元組成，子陣分列兩排對稱設置，每排并列設置十六子陣，每個子陣通過一個電磁控制輸出線束與核心電控模塊電氣控制連接。
8、所述子陣包括五個可重構反射單元，其縱向排列，靜態偏置控制線引至邊緣處，并在邊緣處擴展為矩形貼片，與核心電控模塊電磁控制輸出線束電氣連接。
9、所述智能反射陣列天線包括依次水平疊放的表層金屬反射貼片層、支撐輻射介質、底層共地基板。在支撐輻射介質和共地基板的相應位置開設有定位孔。
10、本專利技術中所述波束成形方法，采用所述智能反射天線陣列系統進行以下步驟：
11、s1、在反射陣列的平面中設置原點，并以原點為基準建立x軸和y軸；
12、s2、根據反射陣列尺寸，結合所建立的坐標軸，獲取各子陣中每個可重構反射單元對應坐標描述；
13、s3、將反射陣列的反射面放置于當前通信場景中，計算出理想波束入射角度與波束賦形后的理想波束反射角度
14、s4、分別輸入理想波束入射角度和理想波束反射角度在核心電控模塊設置可重構反射單元對應的坐標描述，通過迭代計算得到每個可重構反射單元的最佳反射相位設置；
15、s5、通過電磁控制輸出線束，將核心電控模塊計算得到的最佳反射相位設置映射到反射陣列上。
16、反射陣列第n個可重構反射單元相位公式
17、核心電控模塊計算得到入射時各可重構反射單元對應相位描述以及反射時對應的相位描述控制可重構反射單元的相位差工作在
18、本專利技術中所述一種智能反射天線陣列系統及其波束成形方法，其優點在于：
19、1)反射陣列具有高能量傳輸效率、低損耗、強方向性，能以精確角度與大能量補給滿足通信系統中盲區信號區域的通信質量增強，為盲區用戶提供穩定通信。
20、2)反射陣列使用單層介質板支撐結構，無過孔走線，將靜態偏置控制線在天線陣列表層引至邊緣，使整體天線單元陣列更加緊湊同時降低天線制作工藝難度。
21、3)反射陣列材料普通可靠、結構穩定堅固，其在通信系統部署難度低，環境抵抗能力強，可有效降低新一代移動通信系統建設中日益增加的網絡復雜度、硬件成本。
22、4)波束成形方法配合核心電控模塊計算，與傳統的復雜賦形不同，可通過迭代計算達到理想狀態的三維波束成形。
23、5)反射陣列可實現遠場波束成形，可將遠場入射電磁波進行重組反射，控制電磁波反射后遠場的波束角度，實現長距離盲區覆蓋。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，包括：外部環境藍牙導入模塊(60)、核心電控模塊和反射陣列；所述外部環境藍牙導入模塊(60)與核心電控模塊通信連接，所述核心電控模塊與反射陣列電性連接；所述反射陣列由多個陣列布置的子陣構成，每一子陣內并排設置若干可重構反射單元。
2.根據權利要求1所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，外部環境藍牙導入模塊接收智能反射面所在通信系統的周圍外部環境信息，監測通信系統中各通信設備之間的通信信道信息，由藍牙反饋至核心電控模塊。
3.根據權利要求1所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，核心電控模塊包括三十二個電磁控制輸出線束，每個電磁控制輸出線束由六根細銅線組成，整體分為上輸出線束和下輸出線束，輸出線束通過細銅線與反射陣列陣列相連實現電氣控制連接。
4.根據權利要求3所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，每一所述可重構反射單元包括一矩形的主諧振貼片(5)、一次級諧振貼片(4)以及兩高頻扼流扇形(3)；
5.根據權利要求4所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，反射陣列由一百六十個單元組成
6.根據權利要求5所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，反射陣列中的每一個子陣包括五個可重構反射單元，其縱向排列，靜態偏置控制線引至邊緣處，并在邊緣處擴展為矩形貼片，與核心電控模塊電磁控制輸出線束電氣連接。
7.根據權利要求4所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，所述子陣包括依次水平疊放的表層金屬反射貼片層(7)、支撐輻射介質(8)、底層共地基板(9)。
8.波束成形方法，其特征在于，采用如權利要求1至4任一所述智能反射天線陣列系統進行以下步驟：
9.根據權利要求8所述波束成形方法，其特征在于，反射陣列第n個可重構反射單元相位公式
10.根據權利要求8所述波束成形方法，其特征在于，核心電控模塊計算得到入射時各可重構反射單元對應相位描述以及反射時對應的相位描述控制可重構反射單元的相位差工作在
...【技術特征摘要】
1.一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，包括：外部環境藍牙導入模塊(60)、核心電控模塊和反射陣列；所述外部環境藍牙導入模塊(60)與核心電控模塊通信連接，所述核心電控模塊與反射陣列電性連接；所述反射陣列由多個陣列布置的子陣構成，每一子陣內并排設置若干可重構反射單元。
2.根據權利要求1所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，外部環境藍牙導入模塊接收智能反射面所在通信系統的周圍外部環境信息，監測通信系統中各通信設備之間的通信信道信息，由藍牙反饋至核心電控模塊。
3.根據權利要求1所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，核心電控模塊包括三十二個電磁控制輸出線束，每個電磁控制輸出線束由六根細銅線組成，整體分為上輸出線束和下輸出線束，輸出線束通過細銅線與反射陣列陣列相連實現電氣控制連接。
4.根據權利要求3所述一種智能反射天線陣列系統，其特征在于，每一所述可重構反射單元包括一矩形的主諧振貼片(5)、一次級諧振貼片(4)以及兩高頻扼流扇形(3)；
5.根據權利要求4所述一種智...
【專利技術屬性】
技術研發人員：唐杰，馮永安，馬若炎，李帥君，徐瀧芊盈，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。