用于非视距用户设备定位与上行通信的小型化宽带 1 比特编码可重构智能表面

本文提出了一种基于宽带 1 比特编码超表面的可重构智能表面（RIS）。该超表面的单元由经叉指电容器修改并加载 SMP 1340-040LF PIN 二极管的宽偶极子组成。所提出的单元实现了单元小型化与稳定的角响应。对于 TE 极化波的垂直入射，在 4.85-6.05 GHz 频率范围内，ON 与 OFF 状态之间实现了 180$\degree \pm$ 30$\degree$ 的相位差；而对于高达 45$\degree$ 的斜入射，它提供了相当稳定的响应，反射损耗小于 3 dB，相位差为 180$\degree$ $\pm$ 50$\degree$。利用经过适当设计的蝶形径向短截线，将偏置线上的射频与直流隔离。使用该单元，构建了一个由 16 $\times$ 10 阵元阵列组成的原型。设计了一种基于低成本微控制器的控制电路，可即插即用以为此类阵列的 PIN 二极管提供偏置。阵列的理论计算与全波仿真辐射方向图在微波暗室内通过实验得到了验证。此外，利用 LTE 通信框架展示了该 RIS 在非视距（NLOS）用户设备（UE）定位与稳健上行通信方面的能力。这表明我们的 RIS 在诸如无人机（UAV）定位及其在非视距或扩展距离下的上行通信等应用中具有巨大潜力。