CN113764901A - 一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面 - Google Patents
一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113764901A CN113764901A CN202110975932.8A CN202110975932A CN113764901A CN 113764901 A CN113764901 A CN 113764901A CN 202110975932 A CN202110975932 A CN 202110975932A CN 113764901 A CN113764901 A CN 113764901A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- active
- ris
- circuit board
- control circuit
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 4
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
- H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
- H01Q15/002—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective said selective devices being reconfigurable or tunable, e.g. using switches or diodes
-
- H01L31/042—
-
- H01L31/049—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/145—Reflecting surfaces; Equivalent structures comprising a plurality of reflecting particles, e.g. radar chaff
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/148—Reflecting surfaces; Equivalent structures with means for varying the reflecting properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，包括多个有源反射元件、多个无源反射元件、以及分别连接有源反射元件和无源反射元件的RIS控制器，其中，RIS控制器用于控制有源反射元件上的入射信号的相位和幅度，以及控制无源反射元件上的入射信号的相位；有源反射元件自上而下依次包括有源反射元件层、半导体晶体层、贴片电感层、第一金属背板以及第一控制电路板；有源反射元件层、半导体晶体层和第一金属背板构成太阳能电池，太阳能电池能够将入射到有源反射元件的光转换为电能以向第一控制电路板和RIS控制器供电。该混合可重构智能反射表面将太阳能电池与有源反射元件集成，解决了其供电问题，可实现夜间正常工作。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面。
背景技术
目前，将太阳能电池和通信天线集成，是实现无线通信设备小型化，节能化，智能化，便携化，低成本以及多功能化很好的方法。太阳能是一种取之不尽，用之不竭的绿色环保能源，自1954年实用型硅太阳能电池在贝尔实验室研制成功起，现已发展成规模巨大的太阳能光伏产业。目前发展最为成熟的是硅电池技术，其应用范围也最广。硅太阳能电池根据硅的纯度可分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。单晶硅太阳能电池光电转换效率最高，制作工艺也最为成熟，光电转换率最高可达24.7％。
可重构智能反射表面(reconfigurable intelligent surface，RIS)能够以可编程的方式改变入射电磁波的相位，将无线信道变成可智能控制且优化的系统块，达到提升通信系统的整体性能的目的，因而成为6G无线通信系统的潜在关键技术之一。现有的文献大部分都是采用纯无源的RIS进行研究。然而，纯无源的RIS存在以下几个问题。首先，采用纯无源RIS，信号经过级联信道，反射链路相比于直接链路来讲，其路径损耗是按乘积的方式叠加，导致其存在双衰落问题。此外，纯无源RIS不仅限制了端到端的信道波束成形增益，也阻碍了RIS获取准确的信道状态信息用于相位控制。而有源RIS可以改变入射信号的相位，也会放大其幅度。有相关论文验证了有源RIS和纯无源RIS相比，纯无源RIS仅仅实现3％的容量增益，而有源RIS能够实现129％的容量增益，克服了双衰落的限制。然而，有源RIS需要额外的电源供电，RIS处也引入了不可忽略的动态噪声。因此，采用混合架构的RIS结合了两者的优势，由无源反射器件和连接有反射式放大器的，按规则排列的部分有源反射器件构成，但是依然需要电源供电。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，可实现混合架构的RIS中的部分有源反射器件可持续供电，减少成本和降低空间资源的占用。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，包括中间规则排列的多个有源反射元件、外围规则排列的多个无源反射元件、以及分别连接所述有源反射元件和所述无源反射元件的RIS控制器，其中，
所述RIS控制器用于控制所述有源反射元件上的入射信号的相位和幅度，以及控制所述无源反射元件上的入射信号的相位；
所述有源反射元件自上而下依次包括有源反射元件层、半导体晶体层、贴片电感层、第一金属背板以及第一控制电路板，所述第一控制电路板连接至所述RIS控制器；
所述有源反射元件层、所述半导体晶体层和所述第一金属背板构成太阳能电池，所述太阳能电池能够将入射到所述有源反射元件的光转换为电能以向所述第一控制电路板和所述RIS控制器供电。
在本发明的一个实施例中，所述有源反射元件层为设置在所述半导体晶体层上表面的环状金属贴片；或者为透明导电材料形成的方形贴片。
在本发明的一个实施例中，所述第一金属背板与所述第一控制电路板之间连接有稳压电路。
在本发明的一个实施例中，所述有源反射元件还包括去耦电路，所述去耦电路连接在所述有源反射元件层与所述第一控制电路板之间。
在本发明的一个实施例中，所述去耦电路包括并联的电阻R和电感L，其中，所述电阻R的一端连接所述有源反射元件层，另一端连接所述第一控制电路板；所述电感L的一端连接所述有源反射元件层，另一端连接所述第一控制电路板。
在本发明的一个实施例中，所述第一控制电路板包括第一相移电路、反射式放大器、电源供应模块，其中，
所述相移电路用于在所述RIS控制器的控制下改变到所述有源反射元件的入射信号相位；所述反射式放大器用于在RIS控制器的控制下改变到所述有源反射元件的入射信号幅度；
所述电源供应模块用于储存所述太阳能电池产生的电能并向所述第一控制电路板和所述RIS控制器供电。
在本发明的一个实施例中，所述无源反射元件自上而下依次包括无源反射元件层、第二金属背板及第二控制电路板，所述第二控制电路板连接至所述RIS控制器。
在本发明的一个实施例中，所述第二控制电路板包括第二相移电路，所述第二相移电路用于在所述RIS控制器的控制下改变到所述无源反射元件的入射信号相位。
在本发明的一个实施例中，所述RIS控制器为FPGA控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的混合可重构智能反射表面相对单独的无源RIS可放大信号幅度，增加波束成形增益。将太阳能电池与有源反射元件集成，解决了其供电问题。相对单独的有源RIS来讲，便可实现夜间正常工作，且实现了通信设备的小型化，节能化，智能化，低成本和减少后期维护成本，符合6G通信的绿色节能，智能可控的目标。
2、本发明有源反射元件的有源反射元件层，通常采用环状结构，或者采用透明的导电材料，可以有效减少天线对太阳能电池板的遮挡，保障太阳能电池板能够完全暴露在光照下。
3、本发明由有源反射元件层、半导体晶体层和第一金属背板构成的太阳能电池的导电层(即半导体晶体层)在有源反射元件层贴片辐射电磁波时会产生电磁耦合，必然影响到贴片的辐射性能。为了消除耦合效应，需要贴片和导电层相隔很大的距离。这会使整个可重构智能反射表面的体积变大。本发明利用电感通直流隔交流的性质，采用贴片电感层连接各太阳能电池的底部，从太阳能电池中提取光伏产生的直流电流，同时也阻隔了由于太阳能电池中交变的电流产生的变化的磁场对贴片辐射性能的影响。此外，为了减少直流总线对天线性能的影响，采用去耦电路消除阻抗匹配性能的影响。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种可实现太阳能自供电的有源反射元件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种有源反射元件中的第一控制电路板结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种无源反射元件的结构示意图。
附图标记说明：
1-有源反射元件；11-有源反射元件层；12-半导体晶体层；13-贴片电感层；14-第一金属背板；15-第一控制电路板；151-第一相移电路；152-反射式放大器；153-电源供应模块；16-去耦电路；2-无源反射元件；21-无源反射元件层；22-第二金属背板；23-第二控制电路板；3-RIS控制器；4-馈线；5-导线；6-基站；7-有源反射元件反射的波束；8-无源反射元件反射的波束。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面进行详细说明。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参见图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种可实现太阳能自供电的有源反射元件的结构示意图。该混合可重构智能反射表面包括中间规则排列的多个有源反射元件1、外围规则排列的多个无源反射元件2、以及分别连接有源反射元件1和无源反射元件2的RIS控制器3，其中，RIS控制器3用于控制有源反射元件1上的入射信号的相位和幅度，以及控制无源反射元件2上的入射信号的相位。有源反射元件1和无源反射元件2的尺寸大小可根据实际需求进行确定。
有源反射元件1自上而下依次包括有源反射元件层11、半导体晶体层12、贴片电感层13、第一金属背板14以及第一控制电路板15，第一控制电路板15连接至RIS控制器3；有源反射元件层11、半导体晶体层12和第一金属背板14构成太阳能电池，所述太阳能电池能够将入射到有源反射元件1的光转换为电能以向第一控制电路板15和RIS控制器3供电。换句话说，本实施提供了一种太阳能电池与混合可重构智能反射表面集成的一体化结构，其中，无源反射元件不需要集成太阳能电池，有源反射元件设计集成太阳能电池，最后将两者拼接起来。
具体地，有源反射元件1的有源反射元件层11位于半导体晶体层2的上表面，分别通过馈线4与去耦电路16和第一控制电路板15相连接。有源反射元件层11是由辐射贴片构成，所述辐射贴片、半导体晶体层2和第一金属背板14构成太阳能电池，辐射贴片作为反射元件层的同时也作为太阳能电池的上电极。半导体晶体层2作为天线的介质基板。第一金属背板14位于半导体晶体层2的下方，作为太阳能电池板的衬底，并用作太阳能电池的一个输出电极。所述太阳能电池之间通过贴片电感层13连接，即贴片电感层13连接各有源反射元件1的太阳能电池的底部。第一控制电路板15通过导线5分别与第一金属背板14和RIS控制器3连接。
在本实施例中，该混合可重构智能反射表面的反射原件层是由方形辐射贴片构成的均匀阵列，其中，无源反射元件层21是完整的方形金属贴片，而有源反射元件层11是设置在半导体晶体层12上表面的环状金属贴片，或者有源反射元件层11采用透明导电材料形成方形贴片。
本实施例的半导体晶体层12采用单晶硅，单晶硅形成的太阳能电池光电转换效率高，制作工艺也最为成熟，光电转换率最高可达24.7％。
需要说明的是，由有源反射元件层11、半导体晶体层12和第一金属背板14构成的太阳能电池的导电层(即半导体晶体层)在有源反射元件层贴片辐射电磁波时会产生电磁耦合，必然影响到贴片的辐射性能。为了消除耦合效应，需要贴片和导电层相隔很大的距离，但这会使整个可重构智能反射表面的体积变大。鉴于此，本实施例在半导体晶体层12与第一金属背板14之间设置有贴片电感层13，利用电感通直流隔交流的性质，采用贴片电感层13连接各太阳能电池的底部，从太阳能电池中提取光伏产生的直流电流，同时也同时也阻隔了由于太阳能电池中交变的电流产生的变化的磁场对贴片辐射性能的影响。本实施例的贴片电感层13具体为把多个电感串联起来，集成在一个贴片上，形成一个贴片层。进一步地，如图2所示，有源反射元件1还包括去耦电路16，去耦电路16连接在有源反射元件层11与第一控制电路板15之间。具体地，该去耦电路16的一端连接到由有源反射元件的每个辐射贴片构成的整个有源反射元件层上面，而另一端连接到有源反射元件的控制电路板上。本实施例的去耦电路16为DC/RF去耦电路，包括并联的电阻R和电感L，其中，电阻R的一端连接有源反射元件层11，另一端连接第一控制电路板15；电感L的一端连接有源反射元件层11，另一端连接第一控制电路板15。去耦电路16能够减少直流总线对天线性能的影响，消除阻抗匹配性能的影响。
进一步地，请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种有源反射元件中的第一控制电路板结构示意图。第一控制电路板15包括第一相移电路151、反射式放大器152、电源供应模块153，其中，相移电路151用于在RIS控制器3的控制下改变到有源反射元件1的入射信号相位；反射式放大器152用于在RIS控制器3的控制下改变到有源反射元件1的入射信号幅度；电源供应模块153用于储存太阳能电池产生的电能并向第一控制电路板15和RIS控制器3供电。优选的，电源供应模块153为蓄电池或者其他适当的可充电电源。
本实施例的RIS控制器3为FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)控制器。该FPGA控制器可以根据实际需求设定需要调节的有源反射元件1的入射信号相位和幅度，以及设定需要调节的无源反射元件1的入射信号相位。
进一步地，所述太阳能电池是将光能转换为电能并输送到控制电路板中的蓄电池里面储存起来。由于太阳光不同时间段的强弱不一样，所述太阳能电池输出的电压受光照的影响较大，因此要先经过一个稳压电路，再连接到控制电路板中将电能储存在蓄电池中，该蓄电池保证了电源能稳定持续为有源反射元件1供电，使其可在夜间和白天正常工作。即，在本实施例中，第一金属背板14与第一控制电路板15之间连接有稳压电路。需要说明的是，本实施例的稳压电路可以是任何适当的且能够对太阳能电池产生的电能进行稳压的电路。
进一步地，请参见图4，图4是本发明实施例提供的一种无源反射元件的结构示意图。本实施例的无源反射元件2自上而下依次包括无源反射元件层21、第二金属背板22及第二控制电路板23，第二控制电路板23连接至RIS控制器3。第二控制电路板23包括第二相移电路，第二相移电路用于在RIS控制器3的控制下改变到无源反射元件2的入射信号相位。
本实施例的混合可重构智能反射表面工作原理为：
首先，太阳光通过有源反射元件上的辐射贴片(有源反射元件层)照射在半导体晶体层上的单晶硅PN结上后，产生电子-空穴对。继而在PN结势垒区内产生较强的内建电场，PN结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动。最后，光生载流子被太阳能电池的两极(即有源反射元件层11和第一金属背板14并在稳压电路进行稳压后收集并存储在蓄电池中，为第一控制电路板15和RIS控制器3供电。当有来自基站6的入射信号射入到该混合可重构智能反射表面上时，RIS控制器3会发送指定反射相位和幅度的命令至第一控制电路板15，第一控制电路板15通过调整第一相移电路15改变到达有源反射元件的入射信号的相位，由反射式放大器152放大入射信号的幅度，产生有源反射元件反射的波束7；同时RIS控制器3会发送指定反射相位的命令至第二控制电路板23，第二控制电路板23通过调整第二相移电路改变到达无源反射元件的入射信号的相位，产生无源反射元件反射的波束8，如图1所示。此外，有源反射元件层11与第一控制电路板15之间连接有去耦电路16，能够减少直流总线对天线性能的影响，消除阻抗匹配性能的影响。
本实施例的混合可重构智能反射表面相对单独的无源RIS可放大信号幅度，增加波束成形增益。将太阳能电池与有源反射元件集成，解决了其供电问题。总体上，本发明的混合可重构智能反射表面实现了通信设备的小型化，节能化，智能化，低成本和减少后期维护成本，符合6G通信的绿色节能，智能可控的目标。本实施例利用电感通直流隔交流的性质，采用贴片电感层连接各太阳能电池的底部，从太阳能电池中提取光伏产生的直流电流，同时也阻隔了由于太阳能电池中交变的电流产生的变化的磁场对贴片辐射性能的影响。此外，为了减少直流总线对天线性能的影响，采用去耦电路消除阻抗匹配性能的影响。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，包括中间规则排列的多个有源反射元件(1)、外围规则排列的多个无源反射元件(2)、以及分别连接所述有源反射元件(1)和所述无源反射元件(2)的RIS控制器(3)，其中，
所述RIS控制器(3)用于控制所述有源反射元件(1)上的入射信号的相位和幅度，以及控制所述无源反射元件(2)上的入射信号的相位；
所述有源反射元件(1)自上而下依次包括有源反射元件层(11)、半导体晶体层(12)、贴片电感层(13)、第一金属背板(14)以及第一控制电路板(15)，所述第一控制电路板(15)连接至所述RIS控制器(3)；
所述有源反射元件层(11)、所述半导体晶体层(12)和所述第一金属背板(14)构成太阳能电池，所述太阳能电池能够将入射到所述有源反射元件(1)的光转换为电能以向所述第一控制电路板(15)和所述RIS控制器(3)供电。
2.根据权利要求1所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述有源反射元件层(11)为设置在所述半导体晶体层(12)上表面的环状金属贴片；或者为透明导电材料形成的方形贴片。
3.根据权利要求1所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述第一金属背板(14)与所述第一控制电路板(15)之间连接有稳压电路。
4.根据权利要求1所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述有源反射元件(1)还包括去耦电路(16)，所述去耦电路(16)连接在所述有源反射元件层(11)与所述第一控制电路板(15)之间。
5.根据权利要求4所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述去耦电路(16)包括并联的电阻R和电感L，其中，所述电阻R的一端连接所述有源反射元件层(11)，另一端连接所述第一控制电路板(15)；所述电感L的一端连接所述有源反射元件层(11)，另一端连接所述第一控制电路板(15)。
6.根据权利要求1所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述第一控制电路板(15)包括第一相移电路(151)、反射式放大器(152)、电源供应模块(153)，其中，
所述相移电路(151)用于在所述RIS控制器(3)的控制下改变到所述有源反射元件(1)的入射信号相位；所述反射式放大器(152)用于在RIS控制器(3)的控制下改变到所述有源反射元件(1)的入射信号幅度；
所述电源供应模块(153)用于储存所述太阳能电池产生的电能并向所述第一控制电路板(15)和所述RIS控制器(3)供电。
7.根据权利要求1所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述无源反射元件(2)自上而下依次包括无源反射元件层(21)、第二金属背板(22)及第二控制电路板(23)，所述第二控制电路板(23)连接至所述RIS控制器(3)。
8.根据权利要求7所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述第二控制电路板(23)包括第二相移电路，所述第二相移电路用于在所述RIS控制器(3)的控制下改变到所述无源反射元件(2)的入射信号相位。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面，其特征在于，所述RIS控制器(3)为FPGA控制器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110975932.8A CN113764901B (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面 |
| PCT/CN2022/077432 WO2023024460A1 (zh) | 2021-08-23 | 2022-02-23 | 太阳能自供电的固态混合ris、动态混合ris及有源ris |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110975932.8A CN113764901B (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113764901A true CN113764901A (zh) | 2021-12-07 |
| CN113764901B CN113764901B (zh) | 2022-08-19 |
Family
ID=78791059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110975932.8A Active CN113764901B (zh) | 2021-08-23 | 2021-08-24 | 一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113764901B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114512821A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-17 | 西安电子科技大学广州研究院 | 基于太阳能自供电的动态混合可重构智能反射表面 |
| CN114512822A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-17 | 西安电子科技大学广州研究院 | 集成太阳能电池的有源可重构智能反射表面 |
| WO2023024460A1 (zh) * | 2021-08-23 | 2023-03-02 | 西安电子科技大学 | 太阳能自供电的固态混合ris、动态混合ris及有源ris |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160351089A1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-01 | Mores, Inc. | Self charging lightweight drone apparatus |
| CN111416212A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-14 | 电子科技大学 | 一种主动式智能反射表面设计方法 |
| CN111698046A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-22 | 电子科技大学 | 基于可重构智能反射面的绿色通信方法 |
| WO2021155927A1 (en) * | 2020-02-06 | 2021-08-12 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Communication devices for shaping symbol constellations |
-
2021
- 2021-08-24 CN CN202110975932.8A patent/CN113764901B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160351089A1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-01 | Mores, Inc. | Self charging lightweight drone apparatus |
| WO2021155927A1 (en) * | 2020-02-06 | 2021-08-12 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Communication devices for shaping symbol constellations |
| CN111416212A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-14 | 电子科技大学 | 一种主动式智能反射表面设计方法 |
| CN111698046A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-22 | 电子科技大学 | 基于可重构智能反射面的绿色通信方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ROSS MURCH 等: "Harnessing Ambient RF Waves for Novel Applications", 《2020 IEEE ASIA-PACIFIC MICROWAVE CONFERENCE (APMC)》 * |
| 周儒雅等: "基于可重构智能表面的移动通信简要综述", 《移动通信》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023024460A1 (zh) * | 2021-08-23 | 2023-03-02 | 西安电子科技大学 | 太阳能自供电的固态混合ris、动态混合ris及有源ris |
| CN114512821A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-17 | 西安电子科技大学广州研究院 | 基于太阳能自供电的动态混合可重构智能反射表面 |
| CN114512822A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-17 | 西安电子科技大学广州研究院 | 集成太阳能电池的有源可重构智能反射表面 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113764901B (zh) | 2022-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113764901B (zh) | 一种可实现太阳能自供电的混合可重构智能反射表面 | |
| Zhang et al. | Hybrid RF-solar energy harvesting systems utilizing transparent multiport micromeshed antennas | |
| CN113764900B (zh) | 一种集成有太阳能电池的混合可重构智能反射表面 | |
| US6590150B1 (en) | Combination photovoltaic cell and RF antenna and method | |
| US6395971B1 (en) | Apparatus for converting solar energy into electrical energy and for radiating and/or receiving high frequency electromagnetic waves | |
| US9472699B2 (en) | Energy harvesting devices, systems, and related methods | |
| US20140266967A1 (en) | Metamaterial Particles for Electromagnetic Energy Harvesting | |
| US20100147371A1 (en) | Energy harvesting devices | |
| US9006558B2 (en) | Solar panel having monolithic multicell photovoltaic modules of different types | |
| WO2009064736A1 (en) | Structures, systems and methods for harvesting energy from electromagnetic radiation | |
| CN108493607B (zh) | 一种有源天线和太阳电池集成大阵列 | |
| CN105846048A (zh) | 一种太阳能电池天线 | |
| CN114512821A (zh) | 基于太阳能自供电的动态混合可重构智能反射表面 | |
| CN109103609B (zh) | 一种集成太阳电池的一体化天线及阵列 | |
| WO2023024460A1 (zh) | 太阳能自供电的固态混合ris、动态混合ris及有源ris | |
| CN110460141A (zh) | 一种支持太阳能供电的无线设备 | |
| CN115241638B (zh) | 一种与太阳能薄膜电池共面集成的轻薄整流天线 | |
| CN114512822A (zh) | 集成太阳能电池的有源可重构智能反射表面 | |
| Ayling et al. | Mutual power optimization of photovoltaics and wireless power transfer for space based solar power | |
| US20110308609A1 (en) | Optical features for solar cells | |
| CN208189775U (zh) | 一种太阳能多频段组合天线 | |
| CN113659331A (zh) | 基于太阳能电池的低剖面高增益谐振天线 | |
| CN218124377U (zh) | 一种基于太阳能发电的有源天线接口电路 | |
| Yurduseven et al. | A triband short-circuited suspended solar patch antenna | |
| WO2023077585A1 (zh) | 支持WiFi的智能反射面板、制造方法及供电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |