基于铜基石墨烯的反射阵列二维波束控制技术，用于6G点对点通信

《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》：Reflectarray 2-D Beam-Steering With Graphene on Copper Elements for 6G Point-to-Point Communication

　　

摘要：

本研究提出了一种基于石墨烯的可重构反射阵列天线，用于6G点对点通信。与传统天线中作为主谐振元件的尺寸小于λ /8的不同，此处石墨烯被设计为λ /2的尺寸，作为铜贴片下的相移元件。通过给阵列元件施加直流偏压可以改变石墨烯的化学势，从而调整单元格的反射系数相位，进而使光束朝特定方向传播。该天线由977个元件组成，孔径直径为15λ，通过两种直流偏压状态——“开启”和“关闭”——即可产生准直光束。随后，研究了该天线在E平面和H平面上的波束指向性能，同时分析了焦距与直径比（F/D）对最大增益和波束指向范围的影响。当F/D比为0.9时，125 GHz频率下可获得25.6 dBi的最大增益，波束指向范围为±30°，且增益会有3 dB的损耗；而当F/D比为1.1时，波束指向范围可达到±45°，增益仍为3 dB损耗，此时最大增益为23.25 dBi。总体而言，该天线的孔径效率为13%，这一数值在高频环境下已与传统相移器相当。在不同F/D比值下，该天线的1dB增益分别为1.1时的8.8%、1.0时的7.2%以及0.9时的6.4%。由于该天线能在122 GHz到128 GHz的宽频范围内工作，且具备良好的波束指向范围和孔径效率，因此有望被应用于基于可重构智能表面的6G点对点通信系统中。