一种混合发射与反射式不可约智能表面设计：独立波束控制与功率分割
信号处理
2025-04-15 v1
摘要
提出了一种混合发射与反射式超对角不可约智能表面（BD-RIS）设计。该BD-RIS在相同的孔径、频段和极化下工作， features 独立控制其反射波和传输波的波束定向。此外，它提供一种混合模式，即使用可调功率分割在两个波束之间实现反射和传输。BD-RIS由两个可调相位阵列天线组成，这些天线通过由可调两端口功率分割器构成的阵列相互连接。两端口功率分割器中的每个单元由一个并联于偏置电感的 varactor 构成，以在传输线上施加可调阻抗变化。通过施加可变反向直流电压，两端口功率分割器可控制 S11 相对于 S21 的功率比，从 -20 dB 到 20 dB，从而实现可调功率分割。每个天线具有 2 位可调相位特性，在 2.4 GHz 处具有 200 MHz 的带宽，因此每个 BD-RIS 单元还可实现独立的反射和传输相位控制。为刻画和优化所提出 BD-RIS 设计的电磁响应，提供了一种 Thévenin 等效模型及其相应的解析方法。还原制了一个 4×4 单元的 BD-RIS 进行测试。实验表明，在反射和传输模式下，制造的 BD-RIS 可分别实现反射和传输空间中的波束定向。验证了在混合模式下，BD-RIS 能够实现反射波和传输波的独立波束定向。这项工作帮助填补了在实现实际硬件设计与建立准确物理模型之间之间的空白，使 BD-RIS 辅助无线通信实现混合发射与反射式。
引用
@article{arxiv.2504.09618,
title = {A Hybrid Transmitting and Reflecting Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface with Independent Beam Control and Power Splitting},
author = {Zhaoyang Ming and Shanpu Shen and Junhui Rao and Zan Li and Jichen Zhang and Chi Yuk Chiu and Ross Murch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.09618},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 16 figures