堆叠智能天线板用于受分辨率限制的近场范围扩展
信息论
2026-05-21 v1 math.IT
摘要
近场电磁聚焦是6G通信、传感和集成传感通信(ISAC)系统的核心。然而，对于固定的孔径，传统单层透射型天线板的分辨率受限可用范围远短于经典Rayleigh距离。这种差距并非源于基本近场物理限制，而是来自波前控制不足、实现瑕疵以及轴向分辨率随距离二次退化。为量化此差距，我们区分Rayleigh距离与工程可用近场距离(UNFD)，后者定义为满足预定义聚焦增益和分辨率要求的最大范围。在相同的孔径、进料和输入功率约束下，我们研究堆叠智能天线板(SIM)如何通过级联波前形状扩展UNFD。发展了统一框架，结合有效相位距离和离散Green函数算子视角，将多层SIM设计解释为对理想近场聚焦的算子近似问题。我们推导了低复杂度解析模型，揭示了固有的距离-分辨率困境：横向分辨率随距离线性退化，而轴向分辨率随距离二次退化，使得轴向性能成为主导瓶颈。多层堆叠通过改善波前曲率匹配和减少残余相位误差来缓解这一困境。纳入实际瑕疵的工程校正因子和用于极端近场操作的高阶相位框架。数值仿真确认，层数增加将UNFD推向Rayleigh极限，但收益随累积损耗抵消控制灵活性收益而饱和。
引用
@article{arxiv.2605.20298,
title = {Stacked Intelligent Metasurfaces for Resolution-Constrained Near-Field Range Extension in 6G Systems},
author = {Yajun Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.20298},
year = {2026}
}
备注
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