新型1比特混合可重构智能表面

《Scientific Reports》：Novel 1-bit hybrid reconfigurable intelligent surface

　　

摘要

可重构智能表面（RISs）预计将在未来的智能无线网络中发挥关键作用，因为它们能够控制信号传播环境并提升通信性能。然而，大多数现有的RIS设计依赖于外部信道信息的获取，这限制了它们的自主性。通过将传感功能直接嵌入RIS中，可以构建出一种自配置的无线网络——即混合RIS（HRIS）。不过，以往的HRIS采用复杂的几何结构，导致传感信号强度较低或实现成本较高。本文提出了一种新型的1位HRIS，该设备能够感知入射信号的角度（AoA）并将其重新定向到所需的方向。该设备由带有PIN二极管的独立可调谐谐振贴片元件组成。为了实现传感功能，每个元件上的部分入射信号通过小型矩形槽耦合到平行板波导（PPWG）中。该PPWG位于HRIS的可重构贴片阵列下方，用于收集所有元件的耦合信号。随后通过两个同轴连接器对耦合到PPWG的信号进行采样。我们利用计算处理和多层感知器（MLP）来分析这些信号以确定AoA。此外，通过改变槽的大小来实现预编码的相位随机化，从而抑制不必要的量化瓣。所提出的HRIS结构简单且成本低廉，能够在无需反馈循环的情况下实现智能无线通信、能量传输和传感功能。