一种用于宽带毫米波波束定向的微制造 PCM 开关可重构智能表面
信号处理
2026-05-11 v1
摘要
本文提出了一种基于电激活的 Vanadium Dioxide (VO2) 开关用于毫米波波束定向的可重构智能表面 (RIS) 的设计、制造和实验验证。该 RIS 采用在陶瓷基板上进行的多层微制造工艺，实现了在深亚波长单元单元内集成数百个亚 4 微米 VO2 开关，单元尺寸约为波长的五分之一。通过全波仿真分析开关引起的表面阻抗调制，并使用定制的 WR-28 波导测量 setup 对其产生的相位和幅度响应进行实验表征。基于验证的单元设计，制造了一个 10×20 RIS 阵列，集成 200 个 VO2 开关。阵列中每一列的开关通过集成的路由线进行串联偏置，实现对表面空间相位分布的可编程控制。合成的相位剖面实现了动态波束定向，在以 33 GHz 为中心的 18% 频率宽度内实现了 10-20 dB 的远场增益提升，定向角度可达 60 度。测量得到的辐射特性与半数值信道建模预测良好一致。通过结合薄膜 PCM 开关与面向集成的单元设计，本工作展示了一种可扩展的 RIS 架构，缓解了传统半导体实现方式固有的封装 parasitic 和占地限制，为向更高频率的可重构表面提供了实用的路径。
引用
@article{arxiv.2605.07311,
title = {A Microfabricated PCM-Switched Reconfigurable Intelligent Surface for Wideband Millimeter-Wave Beam Steering},
author = {Afsaneh Hojjati-Firoozabadi and Raafat Mansour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.07311},
year = {2026}
}